JPWO2016140081A1 - Lithographic lower layer film forming material, Lithographic lower layer film forming composition, Lithographic lower layer film, resist pattern forming method, and circuit pattern forming method - Google Patents

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Abstract

本発明は、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂をシアネート化して得られる、シアン酸エステル化合物を含む、リソグラフィー用下層膜形成用材料、を提供する。The present invention provides a material for forming a lower layer film for lithography, comprising a cyanate ester compound, obtained by cyanating a modified naphthalene formaldehyde resin.

Description

本発明は、リソグラフィー用下層膜形成用材料、リソグラフィー用下層膜形成用組成物、リソグラフィー用下層膜、レジストパターン形成方法、及び回路パターン形成方法に関する。   The present invention relates to a material for forming an underlayer film for lithography, a composition for forming an underlayer film for lithography, an underlayer film for lithography, a method for forming a resist pattern, and a method for forming a circuit pattern.

半導体デバイスの製造において、フォトレジスト材料を用いたリソグラフィーによる微細加工が行われているが、近年、LSIの高集積化と高速度化に伴い、パターンルールによる更なる微細化が求められている。そして、現在汎用技術として用いられている光露光を用いたリソグラフィーにおいては、光源の波長に由来する本質的な解像度の限界に近づきつつある。   In the manufacture of semiconductor devices, microfabrication by lithography using a photoresist material is performed, but in recent years, further miniaturization by a pattern rule has been demanded as LSI is highly integrated and increased in speed. In lithography using light exposure, which is currently used as a general-purpose technology, the limit of the essential resolution derived from the wavelength of the light source is approaching.

レジストパターン形成の際に使用するリソグラフィー用の光源は、KrFエキシマレーザー(248nm)からArFエキシマレーザー(193nm)へと短波長化されている。しかしながら、レジストパターンの微細化が進むと、解像度の問題若しくは現像後にレジストパターンが倒れるといった問題が生じてくるため、レジストの薄膜化が望まれるようになる。ところが、単にレジストの薄膜化を行うと、基板加工に十分なレジストパターンの膜厚を得ることが難しくなる。そのため、レジストパターンだけではなく、レジストと加工する半導体基板との間にレジスト下層膜を作製し、このレジスト下層膜にも基板加工時のマスクとしての機能を持たせるプロセスが必要になってきた。   The light source for lithography used in forming the resist pattern is shortened from KrF excimer laser (248 nm) to ArF excimer laser (193 nm). However, as the miniaturization of the resist pattern progresses, there arises a problem of resolution or a problem that the resist pattern collapses after development. Therefore, it is desired to reduce the thickness of the resist. However, simply thinning the resist makes it difficult to obtain a resist pattern film thickness sufficient for substrate processing. Therefore, not only a resist pattern but also a process in which a resist underlayer film is formed between the resist and a semiconductor substrate to be processed and the resist underlayer film also has a function as a mask during substrate processing has become necessary.

現在、このようなプロセス用のレジスト下層膜として、種々のものが知られている。例えば、従来のエッチング速度の速いレジスト下層膜とは異なり、レジストに近いドライエッチング速度の選択比を持つリソグラフィー用レジスト下層膜を実現するものとして、所定のエネルギーが印加されることにより末端基が脱離してスルホン酸残基を生じる置換基を少なくとも有する樹脂成分と溶媒とを含有する多層レジストプロセス用下層膜形成材料が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、レジストに比べて小さいドライエッチング速度の選択比を持つリソグラフィー用レジスト下層膜を実現するものとして、特定の繰り返し単位を有する重合体を含むレジスト下層膜材料が提案されている(例えば、特許文献2参照)。さらに、半導体基板に比べて小さいドライエッチング速度の選択比を持つリソグラフィー用レジスト下層膜を実現するものとして、アセナフチレン類の繰り返し単位と、置換又は非置換のヒドロキシ基を有する繰り返し単位とを共重合してなる重合体を含むレジスト下層膜材料が提案されている(例えば、特許文献3参照)。   Currently, various resist underlayer films for such processes are known. For example, unlike a conventional resist underlayer film having a high etching rate, a terminal layer is removed by applying a predetermined energy as a resist underlayer film for lithography having a dry etching rate selection ratio close to that of a resist. A material for forming a lower layer film for a multilayer resist process has been proposed which contains at least a resin component having a substituent that generates a sulfonic acid residue and a solvent (see, for example, Patent Document 1). Also, resist underlayer film materials containing a polymer having a specific repeating unit have been proposed as a material for realizing a resist underlayer film for lithography having a lower dry etching rate selectivity than resist (for example, Patent Documents). 2). Furthermore, in order to realize a resist underlayer film for lithography having a low dry etching rate selection ratio compared with a semiconductor substrate, a repeating unit of acenaphthylenes and a repeating unit having a substituted or unsubstituted hydroxy group are copolymerized. A resist underlayer film material containing a polymer is proposed (see, for example, Patent Document 3).

一方、この種のレジスト下層膜において高いエッチング耐性を持つ材料としては、メタンガス、エタンガス、アセチレンガスなどを原料に用いたCVDによって形成されたアモルファスカーボン下層膜がよく知られている。   On the other hand, as a material having high etching resistance in this type of resist underlayer film, an amorphous carbon underlayer film formed by CVD using methane gas, ethane gas, acetylene gas or the like as a raw material is well known.

また、光学特性及びエッチング耐性に優れるとともに、溶媒に可溶で湿式プロセスが適用可能な材料として、特定の構成単位を含むナフタレンホルムアルデヒド重合体及び有機溶媒を含有するリソグラフィー用下層膜形成組成物が提案されている(例えば、特許文献4及び5参照。)。   Also proposed is a composition for forming a lower layer film for lithography containing a naphthalene formaldehyde polymer containing a specific structural unit and an organic solvent as a material that is excellent in optical properties and etching resistance and is soluble in a solvent and applicable to a wet process. (See, for example, Patent Documents 4 and 5).

なお、3層プロセスにおけるレジスト下層膜の形成において用いられる中間層の形成方法に関しては、例えば、シリコン窒化膜の形成方法(例えば、特許文献6参照)や、シリコン窒化膜のCVD形成方法(例えば、特許文献7参照)が知られている。また、3層プロセス用の中間層材料としては、シルセスキオキサンベースの珪素化合物を含む材料が知られている(例えば、特許文献8及び9参照)。   Regarding the formation method of the intermediate layer used in the formation of the resist underlayer film in the three-layer process, for example, a silicon nitride film formation method (see, for example, Patent Document 6) or a silicon nitride film CVD formation method (for example, Patent Document 7) is known. As an intermediate layer material for a three-layer process, a material containing a silsesquioxane-based silicon compound is known (for example, see Patent Documents 8 and 9).

特開2004−177668号公報JP 2004-177668 A 特開2004−271838号公報JP 2004-271838 A 特開2005−250434号公報JP-A-2005-250434 国際公開第2009/072465号International Publication No. 2009/072465 国際公開第2011/034062号International Publication No. 2011/034062 特開2002−334869号公報JP 2002-334869 A 国際公開第2004/066377号International Publication No. 2004/066377 特開2007−226170号公報JP 2007-226170 A 特開2007−226204号公報JP 2007-226204 A

上述したように、従来数多くのリソグラフィー用下層膜形成用材料が提案されているが、スピンコート法やスクリーン印刷等の湿式プロセスが適用可能な高い溶媒溶解性を有するのみならず、耐熱性及びエッチング耐性を高い次元で両立させたものはなく、新たな材料の開発が求められている。   As described above, a number of materials for forming a lower layer film for lithography have been proposed in the past, but not only have high solvent solubility to which wet processes such as spin coating and screen printing can be applied, but also heat resistance and etching. There is nothing that combines resistance at a high level, and the development of new materials is required.

そこで、本発明は、上記従来技術の課題を鑑みてなされたものであり、湿式プロセスが適用可能であり、耐熱性及びエッチング耐性に優れるフォトレジスト下層膜を形成するために有用なリソグラフィー用下層膜形成用材料を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and can be applied to a wet process, and is useful for forming a photoresist underlayer film excellent in heat resistance and etching resistance. An object is to provide a forming material.

本発明者らは、上記従来技術の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂をシアネート化して得られるシアン酸エステル化合物を含む下層膜形成用材料を用いることにより、耐熱性及びエッチング耐性に優れるフォトレジスト下層膜が得られることを見出し、本発明を完成するに到った。すなわち、本発明はつぎのとおりである。   As a result of intensive studies to solve the above-described problems of the prior art, the present inventors have achieved heat resistance by using a material for forming an underlayer film containing a cyanate ester compound obtained by cyanating a modified naphthalene formaldehyde resin. The inventors have found that a photoresist underlayer film having excellent properties and etching resistance can be obtained, and have completed the present invention. That is, the present invention is as follows.

[1]
変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂をシアネート化して得られる、シアン酸エステル化合物を含む、リソグラフィー用下層膜形成用材料。
[2]
前記シアン酸エステル化合物は、下記式(1)で表される化合物である、[1]に記載のリソグラフィー用下層膜形成用材料。

Figure 2016140081
(式(1)中、Arは、各々独立に芳香環構造を示し、Rは、各々独立にメチレン基、メチレンオキシ基、メチレンオキシメチレン基、若しくはオキシメチレン基、又はこれらの連結しているものを示し、Rは、各々独立に一価の置換基である水素原子、アルキル基又はアリール基を示し、Rは、各々独立に炭素数が1〜3であるアルキル基、アリール基、ヒドロキシ基、又はヒドロキシメチレン基を示し、mは、1以上の整数を示し、nは、0以上の整数を示し、各繰り返し単位の配列は任意である。kは、シアナト基の結合個数である1〜3の整数を示し、xは、Rの結合個数である「Arの結合可能な個数−(k+2)」の整数を示し、yは、0〜4の整数を示す。)
[3]
前記変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂、又は脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を、ヒドロキシ置換芳香族化合物を用いて変性させて得られる樹脂である、[1]又は[2]に記載のリソグラフィー用下層膜形成用材料。
[4]
前記ヒドロキシ置換芳香族化合物は、フェノール、2,6−キシレノール、ナフトール、ジヒドロキシナフタレン、ビフェノール、ヒドロキシアントラセン、及びジヒドロキシアントラセンからなる群より選択される1種又は2種以上である、[3]に記載のリソグラフィー用下層膜形成用材料。
[5]
前記シアン酸エステル化合物の重量平均分子量が、200以上25000以下である、[1]〜[4]のいずれかに記載のリソグラフィー用下層膜形成用材料。
[6]
前記式(1)で表される化合物は、下記式(1−1)で表される化合物である、[2]〜[5]のいずれかに記載のリソグラフィー用下層膜形成用材料。
Figure 2016140081
(式(1−1)中、R〜R、k、m、n及びyは、前記式(1)で説明したものと同義であり、xは、(6−k)の整数を示す。)
[7]
前記式(1−1)で表される化合物は、下記式(1−2)で表される化合物である、[6]に記載のリソグラフィー用下層膜形成用材料。
Figure 2016140081
(式(1−2)中、R、m、nは、前記式(1)で説明したものと同義である。)
[8]
[1]〜[7]のいずれかに記載のリソグラフィー用下層膜形成用材料と、溶媒と、を含有する、リソグラフィー用下層膜形成用組成物。
[9]
酸発生剤を、さらに含有する、[8]に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物。
[10]
架橋剤を、さらに含有する、[8]又は[9]に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物。
[11]
[8]〜[10]のいずれかに記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて形成される、リソグラフィー用下層膜。
[12]
基板上に、[8]〜[10]のいずれかに記載の下層膜形成用組成物を用いて、下層膜を形成する工程と、
前記下層膜上に、少なくとも1層のフォトレジスト層を形成する工程と、
前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像する工程と、を有する、
レジストパターン形成方法。
[13]
基板上に、[8]〜[10]のいずれかに記載の下層膜形成用組成物を用いて、下層膜を形成する工程と、
前記下層膜上に、珪素原子を含有するレジスト中間層膜材料を用いて、中間層膜を形成する工程と、
前記中間層膜上に、少なくとも1層のフォトレジスト層を形成する工程と、
前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像したレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、前記中間層膜をエッチングし、中間層膜パターンを形成する工程と、
前記中間層膜パターンをエッチングマスクとして、前記下層膜をエッチングし、下層膜パターンを形成する工程と、
前記下層膜パターンをエッチングマスクとして、前記基板をエッチングし、基板パターンを形成する工程と、を有する、
回路パターン形成方法。[1]
A material for forming an underlayer film for lithography, comprising a cyanate ester compound obtained by cyanating a modified naphthalene formaldehyde resin.
[2]
The material for forming a lower layer film for lithography according to [1], wherein the cyanate ester compound is a compound represented by the following formula (1).
Figure 2016140081
(In formula (1), each Ar 1 independently represents an aromatic ring structure, and each R 1 independently represents a methylene group, a methyleneoxy group, a methyleneoxymethylene group, or an oxymethylene group, or a combination thereof. R 2 represents each independently a monovalent substituent hydrogen atom, alkyl group or aryl group, and R 3 each independently represents an alkyl group or aryl group having 1 to 3 carbon atoms. , Hydroxy group, or hydroxymethylene group, m represents an integer of 1 or more, n represents an integer of 0 or more, and the arrangement of each repeating unit is arbitrary, k is the number of bonds of the cyanate group. An integer of 1 to 3 is shown, x is an integer of “the number of bonds of Ar 1 − (k + 2)” which is the number of bonds of R 2 , and y is an integer of 0 to 4.
[3]
The lower layer for lithography according to [1] or [2], wherein the modified naphthalene formaldehyde resin is a resin obtained by modifying a naphthalene formaldehyde resin or a deacetal-bonded naphthalene formaldehyde resin with a hydroxy-substituted aromatic compound. Film forming material.
[4]
[3] The hydroxy-substituted aromatic compound is one or more selected from the group consisting of phenol, 2,6-xylenol, naphthol, dihydroxynaphthalene, biphenol, hydroxyanthracene, and dihydroxyanthracene. Material for forming a lower layer film for lithography.
[5]
The material for forming a lower layer film for lithography according to any one of [1] to [4], wherein the cyanate ester compound has a weight average molecular weight of 200 to 25,000.
[6]
The compound represented by the formula (1) is a material for forming an underlayer film for lithography according to any one of [2] to [5], which is a compound represented by the following formula (1-1).
Figure 2016140081
(In Formula (1-1), R 1 to R 3 , k, m, n, and y are as defined in Formula (1) above, and x represents an integer of (6-k). .)
[7]
The compound represented by the formula (1-1) is a material for forming an underlayer film for lithography according to [6], which is a compound represented by the following formula (1-2).
Figure 2016140081
(In formula (1-2), R 1 , m and n have the same meanings as described in formula (1).)
[8]
A composition for forming an underlayer film for lithography, comprising the material for forming an underlayer film for lithography according to any one of [1] to [7] and a solvent.
[9]
The composition for forming a lower layer film for lithography according to [8], further comprising an acid generator.
[10]
The composition for forming a lower layer film for lithography according to [8] or [9], further comprising a crosslinking agent.
[11]
A lower layer film for lithography formed using the composition for forming a lower layer film for lithography according to any one of [8] to [10].
[12]
Forming a lower layer film on the substrate using the lower layer film forming composition according to any one of [8] to [10];
Forming at least one photoresist layer on the lower layer film;
Irradiating a predetermined region of the photoresist layer with radiation and developing,
Resist pattern forming method.
[13]
Forming a lower layer film on the substrate using the lower layer film forming composition according to any one of [8] to [10];
On the lower layer film, a step of forming an intermediate layer film using a resist intermediate layer film material containing silicon atoms,
Forming at least one photoresist layer on the intermediate layer film;
Irradiating a predetermined region of the photoresist layer with radiation to form a developed resist pattern;
Etching the intermediate layer film using the resist pattern as a mask to form an intermediate layer film pattern;
Etching the lower layer film using the intermediate layer film pattern as an etching mask to form a lower layer film pattern;
Using the lower layer film pattern as an etching mask, etching the substrate to form a substrate pattern,
Circuit pattern forming method.

本発明に係るリソグラフィー用下層膜形成用材料は、湿式プロセスへの適用が可能であり、耐熱性及びエッチング耐性に優れるフォトレジスト下層膜を形成するために有用である。   The material for forming an underlayer film for lithography according to the present invention can be applied to a wet process and is useful for forming a photoresist underlayer film having excellent heat resistance and etching resistance.

以下、本発明の実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について説明する。なお、以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はその実施の形態のみに限定されない。   Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as “the present embodiment”) will be described. The following embodiment is an exemplification for explaining the present invention, and the present invention is not limited only to the embodiment.

[リソグラフィー用下層膜形成用材料]
本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用材料(以下、単に「下層膜形成用材料」ともいう。)は、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂をシアネート化して得られる、シアン酸エステル化合物を含む。本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用材料は、湿式プロセスへの適用が可能である。また、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用材料は、芳香族構造を有しており、またシアネート基を有しており、単独でも高温ベークにより、そのシアネート基が架橋反応を起こし、高い耐熱性を発現する。その結果、高温ベーク時の膜の劣化が抑制され、酸素プラズマエッチング等に対するエッチング耐性に優れた下層膜を形成することができる。さらに、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用材料は、芳香族構造を有しているにも関わらず、有機溶媒に対する溶解性が高く、安全溶媒に対する溶解性が高く、段差基板への埋め込み特性及び膜の平坦性に優れ、また製品品質の安定性が良好である。加えて、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用材料は、レジスト層やレジスト中間層膜材料との密着性にも優れるので、優れたレジストパターンを得ることができる。
[Material for forming lower layer film for lithography]
The material for forming a lower layer film for lithography of the present embodiment (hereinafter also simply referred to as “lower layer film forming material”) includes a cyanate ester compound obtained by cyanating a modified naphthalene formaldehyde resin. The material for forming a lower layer film for lithography of this embodiment can be applied to a wet process. In addition, the material for forming a lower layer film for lithography of this embodiment has an aromatic structure and also has a cyanate group, and the cyanate group causes a crosslinking reaction by high-temperature baking even alone, and has high heat resistance. Expresses sex. As a result, deterioration of the film during high-temperature baking is suppressed, and a lower layer film having excellent etching resistance against oxygen plasma etching or the like can be formed. Furthermore, although the material for forming a lower layer film for lithography of this embodiment has an aromatic structure, it has high solubility in an organic solvent, high solubility in a safe solvent, and embedding characteristics in a stepped substrate. In addition, the flatness of the film is excellent, and the stability of the product quality is good. In addition, since the material for forming a lower layer film for lithography of the present embodiment is also excellent in adhesion with a resist layer or a resist intermediate layer film material, an excellent resist pattern can be obtained.

[変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂]
本実施形態の変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂又は脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を、例えば、下記式(2)で表されるヒドロキシ置換芳香族化合物により変性させたものである。
[Modified naphthalene formaldehyde resin]
The modified naphthalene formaldehyde resin of this embodiment is obtained by modifying a naphthalene formaldehyde resin or a deacetal-bonded naphthalene formaldehyde resin with, for example, a hydroxy-substituted aromatic compound represented by the following formula (2).

Figure 2016140081
式(2)中、Arは、芳香環構造を示す。Rは、各々独立に一価の置換基である水素原子、アルキル基、又はアリール基を示す。上記芳香環の置換基は、任意の位置を選択できる。aは、ヒドロキシ基の結合個数である1〜3の整数を示す。bは、Rの結合個数である、Arがベンゼン構造を示すときは(5−a)、ナフタレン構造を示すときは(7−a)、ビフェニレン構造を示すときは(9−a)を示す。
Figure 2016140081
In formula (2), Ar 1 represents an aromatic ring structure. R 2 each independently represents a monovalent substituent hydrogen atom, alkyl group, or aryl group. Arbitrary positions can be selected for the substituent of the aromatic ring. a represents an integer of 1 to 3, which is the number of bonded hydroxy groups. b represents the number of bonds of R. When Ar 1 represents a benzene structure, (5-a), when naphthalene structure is represented (7-a), when biphenylene structure is represented, (9-a) is represented. .

ここで、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂とは、ナフタレン化合物とホルムアルデヒドとを、酸性触媒の存在下で縮合反応させて得られるもの、脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂とは、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を、水及び酸性触媒存在下で処理することにより得られるものである。   Here, the naphthalene formaldehyde resin is obtained by condensation reaction of a naphthalene compound and formaldehyde in the presence of an acidic catalyst, and the deacetal-bonded naphthalene formaldehyde resin is a naphthalene formaldehyde resin in the presence of water and an acidic catalyst. It is obtained by processing with.

以下、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂、脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂、及び変性ナフタレンホルムアルデヒドについて説明する。   Hereinafter, the naphthalene formaldehyde resin, the deacetal-bonded naphthalene formaldehyde resin, and the modified naphthalene formaldehyde will be described.

[ナフタレンホルムアルデヒド樹脂及びその製造方法]
ナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、ナフタレン化合物とホルムアルデヒドとを、酸性触媒の存在下で縮合反応させることによって得られる樹脂である。
[Naphthalene formaldehyde resin and its production method]
Naphthalene formaldehyde resin is a resin obtained by subjecting a naphthalene compound and formaldehyde to a condensation reaction in the presence of an acidic catalyst.

上記縮合反応に用いられるナフタレン化合物は、ナフタレン及び/又はナフタレンメタノールである。ナフタレン及びナフタレンメタノールは、特に限定されず、工業的に入手できるものを利用することができる。   The naphthalene compound used for the condensation reaction is naphthalene and / or naphthalenemethanol. Naphthalene and naphthalenemethanol are not particularly limited, and industrially available ones can be used.

上記縮合反応に用いられるホルムアルデヒドは、特に限定されず、例えば工業的に入手可能な、ホルムアルデヒドの水溶液が挙げられる。その他には、パラホルムアルデヒド及びトリオキサン等のホルムアルデヒドを発生する化合物等も使用可能である。ゲル化抑制の観点から、ホルムアルデヒド水溶液が好ましい。   The formaldehyde used for the condensation reaction is not particularly limited, and examples thereof include an industrially available aqueous formaldehyde solution. In addition, compounds that generate formaldehyde such as paraformaldehyde and trioxane can also be used. From the viewpoint of suppressing gelation, an aqueous formaldehyde solution is preferable.

上記縮合反応における、ナフタレン化合物とホルムアルデヒドとのモル比は、好ましくは1:1〜1:20、より好ましくは1:1.5〜1:17.5、さらに好ましくは1:2〜1:15、よりさらに好ましくは1:2〜1:12.5、さらにより好ましくは1:2〜1:10である。このような範囲とすることで、得られるナフタレンホルムアルデヒド樹脂の収率を比較的高く維持でき、且つ、未反応で残るホルムアルデヒドの量を少なくすることができる傾向にある。   The molar ratio of the naphthalene compound to formaldehyde in the condensation reaction is preferably 1: 1 to 1:20, more preferably 1: 1.5 to 1: 17.5, and even more preferably 1: 2 to 1:15. , More preferably 1: 2 to 1: 12.5, even more preferably 1: 2 to 1:10. By setting it as such a range, it exists in the tendency which can maintain the yield of the naphthalene formaldehyde resin obtained comparatively high, and can reduce the quantity of formaldehyde which remains unreacted.

上記縮合反応に用いられる酸性触媒は、周知の無機酸、有機酸を使用することができ、例えば、塩酸、硫酸、リン酸、臭化水素酸、ふっ酸等の無機酸や、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、ギ酸、p−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸等の有機酸や、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、塩化鉄、三フッ化ホウ素等のルイス酸、ケイタングステン酸、リンタングステン酸、ケイモリブデン酸又はリンモリブデン酸等の固体酸が挙げられる。これらの中でも、製造上の観点から、硫酸、シュウ酸、クエン酸、p−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸、及びリンタングステン酸が好ましい。   As the acidic catalyst used in the condensation reaction, known inorganic acids and organic acids can be used. For example, inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, hydrobromic acid, hydrofluoric acid, oxalic acid, malon Acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, citric acid, fumaric acid, maleic acid, formic acid, p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid , Organic acids such as naphthalene sulfonic acid and naphthalene disulfonic acid, Lewis acids such as zinc chloride, aluminum chloride, iron chloride and boron trifluoride, solids such as silicotungstic acid, phosphotungstic acid, silicomolybdic acid or phosphomolybdic acid Examples include acids. Among these, from the viewpoint of production, sulfuric acid, oxalic acid, citric acid, p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, naphthalenedisulfonic acid, and phosphotungstic acid are included. preferable.

上記酸性触媒の使用量は、ナフタレン化合物及びホルムアルデヒドの合計量(100質量部)に対して、好ましくは0.0001質量部以上100質量部以下、より好ましくは0.001質量部以上85質量部以下、さらに好ましくは0.001質量部以上70質量部以下である。このような範囲とすることで、適当な反応速度が得られ、且つ、反応速度が大きいことに基づく樹脂粘度の増加を防ぐことができる傾向にある。また、酸性触媒は一括で仕込んでも分割で仕込んでもよい。   The amount of the acidic catalyst used is preferably 0.0001 parts by mass to 100 parts by mass, more preferably 0.001 parts by mass to 85 parts by mass with respect to the total amount (100 parts by mass) of the naphthalene compound and formaldehyde. More preferably, it is 0.001 parts by mass or more and 70 parts by mass or less. By setting it as such a range, it exists in the tendency for a suitable reaction rate to be obtained and to prevent the increase in the resin viscosity based on a large reaction rate. Further, the acidic catalyst may be charged all at once or charged in parts.

上記縮合反応は、好ましくは酸性触媒存在下、常圧下で行われ、使用する原料が相溶する温度以上(より好ましくは、80〜300℃)で加熱還流、又は生成水を留去させながら行う。反応圧力は常圧でも加圧でもよい。必要に応じて、系内に窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを通気してもよい。   The above condensation reaction is preferably carried out in the presence of an acidic catalyst and under normal pressure, and is carried out at a temperature not lower than the temperature at which the raw materials to be used are compatible (more preferably 80 to 300 ° C.) or while distilling off the generated water. . The reaction pressure may be normal pressure or increased pressure. If necessary, an inert gas such as nitrogen, helium, or argon may be passed through the system.

また、必要に応じて、縮合反応に不活性な溶媒を使用することもできる。該溶媒としては、例えば、トルエン、エチルベンゼン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒;ヘプタン、ヘキサン等の飽和脂肪族炭化水素系溶媒、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素系溶媒;ジオキサン、ジブチルエーテル等のエーテル系溶媒;メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒;エチルプロピオネート等のカルボン酸エステル系溶媒;酢酸等のカルボン酸系溶媒が挙げられる。   Further, if necessary, a solvent inert to the condensation reaction can also be used. Examples of the solvent include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, ethylbenzene, and xylene; saturated aliphatic hydrocarbon solvents such as heptane and hexane; alicyclic hydrocarbon solvents such as cyclohexane; dioxane, dibutyl ether, and the like. Ether solvents of the above; ketone solvents such as methyl isobutyl ketone; carboxylic acid ester solvents such as ethyl propionate; and carboxylic acid solvents such as acetic acid.

上記縮合反応は、特に限定されないが、アルコールが共存する場合、樹脂の末端がアルコールで封止され、低分子量で低分散(分子量分布の狭い)ナフタレンホルムアルデヒド樹脂が得られ、変性後も溶剤溶解性が良好で低溶融粘度の樹脂となる観点から、アルコール共存下で行うことが好ましい。上記アルコールは、特に限定されず、例えば、炭素数1〜12のモノオールや炭素数1〜12のジオールが挙げられる。上記アルコールは単独で添加してもよいし、複数を併用してもよい。ナフタレンホルムアルデヒド樹脂の生産性の観点から、これらのうち、プロパノール、ブタノール、オクタノール、2−エチルヘキサノールが好ましい。アルコールが共存する場合、アルコールの使用量は、特に限定されないが、例えば、ナフタレンメタノール中のメチロール基1当量に対して、アルコール中のヒドロキシル基が1〜10当量が好ましい。   The above condensation reaction is not particularly limited, but when alcohol coexists, the end of the resin is sealed with alcohol to obtain a low molecular weight, low dispersion (narrow molecular weight distribution) naphthalene formaldehyde resin, and solvent solubility even after modification From the viewpoint of providing a resin having a good and low melt viscosity, it is preferably carried out in the presence of alcohol. The said alcohol is not specifically limited, For example, C1-C12 monool and C1-C12 diol are mentioned. The above alcohols may be added alone or in combination. Of these, propanol, butanol, octanol, and 2-ethylhexanol are preferable from the viewpoint of productivity of naphthalene formaldehyde resin. When alcohol coexists, the usage-amount of alcohol is not specifically limited, For example, 1-10 equivalent of hydroxyl groups in alcohol are preferable with respect to 1 equivalent of methylol groups in naphthalene methanol.

上記縮合反応は、ナフタレン化合物、ホルムアルデヒド及び酸性触媒を反応系に同時に添加してもよいし、ナフタレン化合物をホルムアルデヒド及び酸性触媒が存在する系に逐次添加する縮合反応としてもよい。上記の逐次添加する方法は、得られる樹脂中の酸素濃度を高くし、後の変性工程においてヒドロキシ置換芳香族化合物とより多く反応させることができる観点から好ましい。   The condensation reaction may be a simultaneous addition of a naphthalene compound, formaldehyde, and an acidic catalyst to the reaction system, or a condensation reaction in which a naphthalene compound is sequentially added to a system in which formaldehyde and an acidic catalyst are present. The above sequential addition method is preferable from the viewpoint of increasing the oxygen concentration in the obtained resin and allowing it to react more with the hydroxy-substituted aromatic compound in the subsequent modification step.

上記縮合反応における、反応時間は、0.5〜30時間が好ましく、0.5〜20時間がより好ましく、0.5〜10時間がさらに好ましい。このような範囲とすることで、目的の性状を有する樹脂が経済的に、且つ、工業的に有利に得られる傾向にある。   The reaction time in the condensation reaction is preferably 0.5 to 30 hours, more preferably 0.5 to 20 hours, and further preferably 0.5 to 10 hours. By setting it as such a range, it exists in the tendency for resin which has the target property to be obtained economically and industrially advantageously.

上記縮合反応における、反応温度は、80〜300℃が好ましく、85〜270℃がより好ましく、90〜240℃がさらに好ましい。このような範囲とすることで、目的の性状を有する樹脂が経済的に、且つ、工業的に有利に得られる傾向にある。   The reaction temperature in the condensation reaction is preferably 80 to 300 ° C, more preferably 85 to 270 ° C, and still more preferably 90 to 240 ° C. By setting it as such a range, it exists in the tendency for resin which has the target property to be obtained economically and industrially advantageously.

反応終了後、必要に応じて上記溶媒を更に添加して希釈した後、静置することにより二相分離させ、油相である樹脂相と水相を分離した後、更に水洗を行うことで酸性触媒を完全に除去し、添加した溶媒及び未反応の原料を蒸留等の一般的な方法で除去することにより、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂が得られる。   After completion of the reaction, if necessary, the solvent is further added and diluted, and then allowed to stand to separate into two phases, and after separating the resin phase that is an oil phase and the aqueous phase, the mixture is further washed with water. The naphthalene formaldehyde resin can be obtained by completely removing the catalyst and removing the added solvent and unreacted raw material by a general method such as distillation.

上記反応によって得られるナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、ナフタレン環の少なくとも一部が下記式(3)及び/又は下記式(4)で表される結合で架橋されている。   In the naphthalene formaldehyde resin obtained by the above reaction, at least a part of the naphthalene ring is crosslinked with a bond represented by the following formula (3) and / or the following formula (4).

Figure 2016140081
式(3)中、cは、1〜10の整数を示す。
Figure 2016140081
In formula (3), c represents an integer of 1 to 10.

Figure 2016140081
式(4)中、dは、0〜10の整数を示す。
Figure 2016140081
In formula (4), d shows the integer of 0-10.

また、ナフタレン環の少なくとも一部は、上記式(3)で表される結合と下記式(5)で表される結合がランダムに配列されている結合、例えば、下記式(6)、(7)、及び(8)で表される結合で架橋されていてもよい。   Further, at least a part of the naphthalene ring is a bond in which a bond represented by the above formula (3) and a bond represented by the following formula (5) are randomly arranged, for example, the following formulas (6), (7 ) And (8) may be cross-linked.

Figure 2016140081
式(5)中、dは、0〜10の整数を示す。
Figure 2016140081
In formula (5), d shows the integer of 0-10.

Figure 2016140081
Figure 2016140081

Figure 2016140081
Figure 2016140081

Figure 2016140081
Figure 2016140081

[脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂及びその製造方法]
脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、上記ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を、水及び酸性触媒存在下で処理することによって得られる。本実施形態において、上記処理を脱アセタール化と称する。
[Deacetal-bonded naphthalene formaldehyde resin and method for producing the same]
The deacetal-bound naphthalene formaldehyde resin is obtained by treating the naphthalene formaldehyde resin in the presence of water and an acidic catalyst. In the present embodiment, the treatment is referred to as deacetalization.

脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂とは、脱アセタール化を行うことによって、ナフタレン環を介さないオキシメチレン基同士の結合が減り、上記式(3)におけるc及び/又は上記式(4)におけるdが小さくなったものを指す。このようにして得られた脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、上記ナフタレンホルムアルデヒド樹脂に比較して、変性後に得られる樹脂の熱分解時の残渣量が多くなる、すなわち、質量減少率が低くなる。   Deacetal-bonded naphthalene formaldehyde resin is deacetalized to reduce the bond between oxymethylene groups not via a naphthalene ring, and c in formula (3) and / or d in formula (4) are small. It points to what became. The deacetal-bonded naphthalene formaldehyde resin thus obtained has a larger amount of residue at the time of thermal decomposition of the resin obtained after modification, that is, the mass reduction rate is lower than that of the naphthalene formaldehyde resin.

上記脱アセタール化には、上記ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を使用できる。   The naphthalene formaldehyde resin can be used for the deacetalization.

上記脱アセタール化に用いられる酸性触媒は、周知の無機酸、有機酸より適宜選択することができ、例えば、塩酸、硫酸、リン酸、臭化水素酸、ふっ酸等の無機酸や、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、ギ酸、p−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸等の有機酸や、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、塩化鉄、三フッ化ホウ素等のルイス酸、あるいはケイタングステン酸、リンタングステン酸、ケイモリブデン酸又はリンモリブデン酸等の固体酸が挙げられる。これらの中でも、製造上の観点から、硫酸、シュウ酸、クエン酸、p−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸、及びリンタングステン酸が好ましい。   The acidic catalyst used for the deacetalization can be appropriately selected from known inorganic acids and organic acids. For example, inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, hydrobromic acid, hydrofluoric acid, and oxalic acid , Malonic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, citric acid, fumaric acid, maleic acid, formic acid, p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzene Organic acids such as sulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, naphthalene disulfonic acid, Lewis acids such as zinc chloride, aluminum chloride, iron chloride, boron trifluoride, silicotungstic acid, phosphotungstic acid, silicomolybdic acid or phosphomolybdic acid Solid acids such as Among these, from the viewpoint of production, sulfuric acid, oxalic acid, citric acid, p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, naphthalenedisulfonic acid, and phosphotungstic acid are included. preferable.

上記脱アセタール化は、好ましくは酸性触媒存在下、常圧下で行われ、使用する原料が相溶する温度以上(より好ましくは、80〜300℃)において、使用する水を系内に滴下或いは水蒸気として噴霧しながら行う。系内の水は留去しても還流させてもよいが、アセタール結合を効率良く除去できるため、反応で発生するホルムアルデヒド等の低沸点成分と共に留去した方が好ましい。反応圧力は常圧でも加圧でもよい。必要に応じて、系内に窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを通気してもよい。   The deacetalization is preferably carried out in the presence of an acidic catalyst and under normal pressure, and at a temperature equal to or higher than the temperature at which the raw materials used are compatible (more preferably, 80 to 300 ° C.), the water used is dropped into the system or water vapor. While spraying as. The water in the system may be distilled off or refluxed. However, it is preferable that the water is distilled off together with low-boiling components such as formaldehyde generated in the reaction because the acetal bond can be efficiently removed. The reaction pressure may be normal pressure or increased pressure. If necessary, an inert gas such as nitrogen, helium, or argon may be passed through the system.

また、必要に応じて、脱アセタール化に不活性な溶媒を使用することもできる。該溶媒としては、例えば、トルエン、エチルベンゼン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、ヘプタン、ヘキサン等の飽和脂肪族炭化水素系溶媒、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素系溶媒、ジオキサン、ジブチルエーテル等のエーテル系溶媒、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、エチルプロピオネート等のカルボン酸エステル系溶媒、及び酢酸等のカルボン酸系溶媒が挙げられる。   If necessary, a solvent inert to deacetalization can also be used. Examples of the solvent include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, ethylbenzene and xylene, saturated aliphatic hydrocarbon solvents such as heptane and hexane, alicyclic hydrocarbon solvents such as cyclohexane, dioxane, dibutyl ether and the like. Ether solvents, ketone solvents such as methyl isobutyl ketone, carboxylic acid ester solvents such as ethyl propionate, and carboxylic acid solvents such as acetic acid.

上記酸性触媒の使用量は、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂100質量部に対して、好ましくは0.0001質量部以上100質量部以下、より好ましくは0.001質量部以上85質量部以下、さらに好ましくは0.001質量部以上70質量部以下である。このような範囲とすることで、適当な反応速度が得られ、且つ、反応速度が大きいことに基づく樹脂粘度の増加を防ぐことができる傾向にある。また、酸性触媒は一括で仕込んでも分割で仕込んでもよい。   The amount of the acidic catalyst used is preferably 0.0001 parts by mass or more and 100 parts by mass or less, more preferably 0.001 parts by mass or more and 85 parts by mass or less, still more preferably 0.001 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the naphthalene formaldehyde resin. It is 001 mass parts or more and 70 mass parts or less. By setting it as such a range, it exists in the tendency for a suitable reaction rate to be obtained and to prevent the increase in the resin viscosity based on a large reaction rate. Further, the acidic catalyst may be charged all at once or charged in parts.

上記脱アセタール化に用いられる水は、工業的に使用し得るものならば特に限定されないが、例えば、水道水、蒸留水、イオン交換水、純水、及び超純水が挙げられる。   Although the water used for the said deacetalization will not be specifically limited if it can be used industrially, For example, a tap water, distilled water, ion-exchange water, a pure water, and an ultrapure water is mentioned.

上記水の使用量は、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上10000質量部以下が好ましく、1.0質量部以上5000質量部以下がより好ましく、10質量部以上3000質量部以下がさらに好ましい。   The amount of water used is preferably 0.1 parts by mass or more and 10,000 parts by mass or less, more preferably 1.0 part by mass or more and 5000 parts by mass or less, and more preferably 10 parts by mass or more and 3000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the naphthalene formaldehyde resin. Part or less is more preferable.

上記脱アセタール化における、反応時間は、0.5〜20時間が好ましく、1〜15時間がより好ましく、2〜10時間がさらに好ましい。このような範囲とすることで、目的の性状を有する樹脂が経済的に、且つ、工業的に得られる傾向にある。   The reaction time in the deacetalization is preferably 0.5 to 20 hours, more preferably 1 to 15 hours, and further preferably 2 to 10 hours. By setting it as such a range, it exists in the tendency for resin which has the target property to be obtained economically and industrially.

上記脱アセタール化における、反応温度は80〜300℃が好ましく、85〜270℃がより好ましく、90〜240℃がさらに好ましい。このような範囲とすることで、目的の性状を有する樹脂が経済的に、且つ、工業的に得られる傾向にある。   In the deacetalization, the reaction temperature is preferably 80 to 300 ° C, more preferably 85 to 270 ° C, and further preferably 90 to 240 ° C. By setting it as such a range, it exists in the tendency for resin which has the target property to be obtained economically and industrially.

脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂と比較して酸素濃度が低くなり、軟化点が上昇する。例えば、上記の酸性触媒使用量0.05質量部、水の使用量2000質量部、反応時間5時間、反応温度150℃で脱アセタール化すると、酸素濃度は0.1〜8.0質量%程度低くなり、軟化点は3〜100℃程度上昇する傾向にある。   The deacetal-bonded naphthalene formaldehyde resin has a lower oxygen concentration and a higher softening point than naphthalene formaldehyde resin. For example, when the above-mentioned acidic catalyst is used in an amount of 0.05 parts by mass, the amount of water used is 2000 parts by mass, the reaction time is 5 hours, and the reaction temperature is 150 ° C., the oxygen concentration is about 0.1 to 8.0% by mass. It becomes low and the softening point tends to increase by about 3 to 100 ° C.

[変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂及びその製造方法]
変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、上記ナフタレンホルムアルデヒド樹脂又は上記脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂と、例えば、下記式(2)で表されるヒドロキシ置換芳香族化合物を酸性触媒の存在下で加熱し、変性縮合反応させることにより得られる。本実施形態においては、上記の「変性縮合反応」を変性と称する。
[Modified naphthalene formaldehyde resin and method for producing the same]
The modified naphthalene formaldehyde resin is a modified condensation reaction by heating the naphthalene formaldehyde resin or the deacetal-bonded naphthalene formaldehyde resin and, for example, a hydroxy-substituted aromatic compound represented by the following formula (2) in the presence of an acidic catalyst. Can be obtained. In the present embodiment, the “modified condensation reaction” is referred to as modification.

Figure 2016140081
上記式(2)中、Arは、芳香環構造を示す。Rは、各々独立に一価の置換基である水素原子、アルキル基、又はアリール基を示す。上記芳香環の置換基は、任意の位置を選択できる。aは、ヒドロキシ基の結合個数である1〜3の整数を示す。bは、Rの結合個数である、Arがベンゼン構造を示すときは(5−a)、ナフタレン構造を示すときは(7−a)、ビフェニレン構造を示すときは(9−a)を示す。
Figure 2016140081
In the above formula (2), Ar 1 represents an aromatic ring structure. R 2 each independently represents a monovalent substituent hydrogen atom, alkyl group, or aryl group. Arbitrary positions can be selected for the substituent of the aromatic ring. a represents an integer of 1 to 3, which is the number of bonded hydroxy groups. b represents the number of bonds of R. When Ar 1 represents a benzene structure, (5-a), when naphthalene structure is represented (7-a), when biphenylene structure is represented, (9-a) is represented. .

上記式(2)において、芳香環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環等が例示されるが、これらに特に限定されない。また、Rのアルキル基としては、好ましくは炭素数1〜8の直鎖状又は分枝状のアルキル基、より好ましくは炭素数1〜4の直鎖状又は分枝状のアルキル基であり、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、及びtert−ブチル基が例示されるが、これらに特に限定されない。さらに、Rのアリール基としては、フェニル基、p−トリル基、ナフチル基、及びアントリル基が例示されるが、これらに特に限定されない。In the above formula (2), examples of the aromatic ring include, but are not particularly limited to, a benzene ring, a naphthalene ring, and an anthracene ring. The alkyl group for R 2 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Specific examples include, but are not limited to, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, a sec-butyl group, and a tert-butyl group. Furthermore, examples of the aryl group for R 2 include, but are not limited to, a phenyl group, a p-tolyl group, a naphthyl group, and an anthryl group.

上記式(2)で表されるヒドロキシ置換芳香族化合物は、フェノール、2,6−キシレノール、ナフトール、ジヒドロキシナフタレン、ビフェノール、ヒドロキシアントラセン、及びジヒドロキシアントラセンからなる群より選択される1種又は2種以上であることが好ましい。   The hydroxy-substituted aromatic compound represented by the formula (2) is one or more selected from the group consisting of phenol, 2,6-xylenol, naphthol, dihydroxynaphthalene, biphenol, hydroxyanthracene, and dihydroxyanthracene. It is preferable that

上記ヒドロキシ置換芳香族化合物の使用量は、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂又は脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂中の含有酸素モル数1モルに対して、0.1モル以上5.0モル以下が好ましく、0.2モル以上4.0モル以下がより好ましく、0.3モル以上3.0モル以下がさらに好ましい。このような範囲とすることで、得られる変性ナフタレン樹脂の収率を比較的高く維持でき、且つ、未反応で残るヒドロキシ置換芳香族化合物の量を少なくすることができる傾向にある。   The amount of the hydroxy-substituted aromatic compound used is preferably 0.1 mol or more and 5.0 mol or less with respect to 1 mol of oxygen mole contained in the naphthalene formaldehyde resin or deacetal-bonded naphthalene formaldehyde resin, and 0.2 mol More preferably, it is 4.0 mol or less, and more preferably 0.3 mol or more and 3.0 mol or less. By setting it as such a range, it exists in the tendency which can maintain the yield of the modified | denatured naphthalene resin obtained comparatively high, and can reduce the quantity of the hydroxy substituted aromatic compound which remains unreacted.

得られる樹脂の分子量は、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂又は脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂中の含有酸素モル数、及びヒドロキシ置換芳香族化合物の使用量の影響を受け、共に多くなると、分子量は減少する。ここで、含有酸素モル数は、有機元素分析によりナフタレンホルムアルデヒド樹脂又は脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂中の酸素濃度(質量%)を測定し、下記計算式に従って算出することができる。
含有酸素モル数(mol)=使用樹脂量(g)×酸素濃度(質量%)/16
The molecular weight of the resulting resin is affected by the number of moles of oxygen contained in the naphthalene formaldehyde resin or deacetal-bound naphthalene formaldehyde resin and the amount of hydroxy-substituted aromatic compound used, and the molecular weight decreases as both increase. Here, the number of moles of oxygen contained can be calculated according to the following calculation formula by measuring the oxygen concentration (mass%) in the naphthalene formaldehyde resin or the deacetal-bound naphthalene formaldehyde resin by organic elemental analysis.
Number of moles of oxygen contained (mol) = Amount of resin used (g) × oxygen concentration (mass%) / 16

上記変性反応に用いられる酸性触媒は、周知の無機酸、有機酸より適宜選択することができ、例えば、塩酸、硫酸、リン酸、臭化水素酸、ふっ酸等の無機酸や、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、ギ酸、p−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸等の有機酸や、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、塩化鉄、三フッ化ホウ素等のルイス酸、あるいはケイタングステン酸、リンタングステン酸、ケイモリブデン酸又はリンモリブデン酸等の固体酸が挙げられる。これらの中でも、製造上の観点から、硫酸、シュウ酸、クエン酸、p−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸、及びリンタングステン酸が好ましい。   The acidic catalyst used in the modification reaction can be appropriately selected from known inorganic acids and organic acids. For example, inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, hydrobromic acid, hydrofluoric acid, oxalic acid, Malonic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, citric acid, fumaric acid, maleic acid, formic acid, p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfone Acids, organic acids such as naphthalene sulfonic acid, naphthalene disulfonic acid, Lewis acids such as zinc chloride, aluminum chloride, iron chloride, boron trifluoride, silicotungstic acid, phosphotungstic acid, silicomolybdic acid or phosphomolybdic acid Solid acid. Among these, from the viewpoint of production, sulfuric acid, oxalic acid, citric acid, p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, naphthalenedisulfonic acid, and phosphotungstic acid are included. preferable.

上記酸性触媒の使用量は、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂又は脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂100質量部に対して、好ましくは0.0001質量部以上100質量部以下であり、より好ましくは0.001質量部以上85質量部以下であり、さらに好ましくは0.001質量部以上70質量部以下である。このような範囲とすることで、適当な反応速度が得られ、且つ、反応速度が大きいことに基づく樹脂粘度の増加を抑制することができる傾向にある。また、酸性触媒は、一括で仕込んでも分割で仕込んでもよい。   The amount of the acidic catalyst used is preferably 0.0001 parts by mass or more and 100 parts by mass or less, more preferably 0.001 parts by mass or more and 85 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the naphthalene formaldehyde resin or deacetal-bonded naphthalene formaldehyde resin. It is not more than part by mass, more preferably not less than 0.001 part by mass and not more than 70 parts by mass. By setting it as such a range, it exists in the tendency for a suitable reaction rate to be obtained and to suppress the increase in the resin viscosity based on the large reaction rate. Further, the acidic catalyst may be charged all at once or charged in a divided manner.

上記変性反応は、好ましくは、酸性触媒存在下、常圧下で行われ、使用する原料が相溶する温度以上(より好ましくは、80〜300℃)で加熱還流、又は生成水を留去させながら行う。反応圧力は、常圧でも加圧でもよい。必要に応じて、系内に窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスを通気してもよい。   The above modification reaction is preferably performed in the presence of an acidic catalyst under normal pressure, and heated to reflux at a temperature equal to or higher than the temperature at which the raw materials to be used are compatible (more preferably 80 to 300 ° C.) or while distilling off generated water. Do. The reaction pressure may be normal pressure or increased pressure. If necessary, an inert gas such as nitrogen, helium, or argon may be passed through the system.

また、必要に応じて、変性反応に不活性な溶媒を使用することもできる。該溶媒としては、例えば、トルエン、エチルベンゼン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒;ヘプタン、ヘキサン等の飽和脂肪族炭化水素系溶媒;シクロヘキサン等の脂環式炭化水素系溶媒;ジオキサン、ジブチルエーテル等のエーテル系溶媒;2−プロパノール等のアルコール系溶媒;メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒;エチルプロピオネート等のカルボン酸エステル系溶媒、及び酢酸等のカルボン酸系溶媒が挙げられる。   If necessary, a solvent inert to the modification reaction can also be used. Examples of the solvent include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, ethylbenzene, and xylene; saturated aliphatic hydrocarbon solvents such as heptane and hexane; alicyclic hydrocarbon solvents such as cyclohexane; dioxane, dibutyl ether, and the like. Ether solvents such as 2-propanol, ketone solvents such as methyl isobutyl ketone, carboxylic acid ester solvents such as ethyl propionate, and carboxylic acid solvents such as acetic acid.

上記変性反応における、反応時間は、0.5〜20時間が好ましく、1〜15時間がより好ましく、2〜10時間がさらに好ましい。このような範囲とすることで、目的の性状を有する樹脂が経済的に、且つ、工業的に有利に得られる傾向にある。   The reaction time in the modification reaction is preferably 0.5 to 20 hours, more preferably 1 to 15 hours, and further preferably 2 to 10 hours. By setting it as such a range, it exists in the tendency for resin which has the target property to be obtained economically and industrially advantageously.

上記変性反応における、反応温度は80〜300℃が好ましく、85〜270℃がより好ましく、90〜240℃がさらに好ましい。このような範囲とすることで、目的の性状を有する樹脂が経済的に、且つ、工業的に有利に得られる傾向にある。   In the modification reaction, the reaction temperature is preferably 80 to 300 ° C, more preferably 85 to 270 ° C, and further preferably 90 to 240 ° C. By setting it as such a range, it exists in the tendency for resin which has the target property to be obtained economically and industrially advantageously.

反応終了後、必要に応じて上記溶媒を更に添加して希釈した後、静置することにより二相分離させ、油相である樹脂相と水相を分離した後、更に水洗を行うことで酸性触媒を完全に除去し、添加した溶媒及び未反応の原料を蒸留等の一般的な方法で除去することにより、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂が得られる。   After completion of the reaction, if necessary, the solvent is further added and diluted, and then allowed to stand to separate into two phases, and after separating the resin phase that is an oil phase and the aqueous phase, the mixture is further washed with water. A modified naphthalene formaldehyde resin is obtained by completely removing the catalyst and removing the added solvent and unreacted raw material by a general method such as distillation.

変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂又は脱アセタール結合ホルムアルデヒド樹脂と比較して、熱分解時の残渣量が多くなり(質量減少率が低くなり)、且つ、水酸基価が上昇する。例えば、上記記載の酸性触媒使用量が0.05質量部、反応時間が5時間、反応温度が200℃で変性すると、熱分解時の残渣量は、1〜50%程度多くなり、且つ、水酸基価は1〜300程度上昇する傾向にある。   The modified naphthalene formaldehyde resin has a larger amount of residue at the time of thermal decomposition (a decrease in mass reduction rate) and a higher hydroxyl value than naphthalene formaldehyde resin or deacetal-bound formaldehyde resin. For example, when the amount of the acidic catalyst described above is 0.05 parts by mass, the reaction time is 5 hours, and the reaction temperature is 200 ° C., the amount of residue at the time of thermal decomposition increases by about 1 to 50%, and the hydroxyl group The value tends to increase by about 1 to 300.

上記製造法によって得られた変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、特に限定されるものではないが、下記式(9)で表すことができる。   Although the modified naphthalene formaldehyde resin obtained by the said manufacturing method is not specifically limited, It can represent with following formula (9).

Figure 2016140081
式(9)中、Arは、芳香環構造を示し、Rは、各々独立にメチレン基、メチレンオキシ基、メチレンオキシメチレン基、若しくはオキシメチレン基、又はこれらが連結していているものを示す。Rは、各々独立に一価の置換基である水素原子、アルキル基、又はアリール基を示し、Rは、各々独立に炭素数が1〜3のアルキル基、アリール基、ヒドロキシ基、又はヒドロキシメチレン基を示す。mは、1以上の整数を示し、nは、0以上の整数を示す。m及びnが異なるものの混合物であってもよい。kは、ヒドロキシ基の結合個数である1〜3の整数を示す。xは、Rの結合個数である「Arの結合可能な個数−(k+2)」を示し、例えば、Arがベンゼン構造を示すときは(4−k)、ナフタレン構造を示すときは(6−k)、ビフェニレン構造を示すときは(8−k)を示す。yは、各々独立して0〜4の整数を示す。
Figure 2016140081
In formula (9), Ar 1 represents an aromatic ring structure, and each R 1 independently represents a methylene group, a methyleneoxy group, a methyleneoxymethylene group, an oxymethylene group, or a group in which these are connected. Show. R 2 represents each independently a monovalent substituent hydrogen atom, alkyl group, or aryl group, and R 3 each independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an aryl group, a hydroxy group, or A hydroxymethylene group is shown. m represents an integer of 1 or more, and n represents an integer of 0 or more. A mixture of different m and n may be used. k represents an integer of 1 to 3, which is the number of bonded hydroxy groups. x represents “the number of bonds of Ar 1 − (k + 2)”, which is the number of bonds of R 2. For example, when Ar 1 represents a benzene structure (4-k), when it represents a naphthalene structure ( 6-k) and (8-k) when showing a biphenylene structure. y independently represents an integer of 0 to 4.

上記式(9)において、各繰り返し単位の配列は任意である。すなわち、式(9)の化合物はランダム共重合体でもよく、ブロック共重合体でもよい。なお、mの上限値は、好ましくは50以下、より好ましくは20以下であり、nの上限値は、好ましくは20以下である。   In the above formula (9), the arrangement of each repeating unit is arbitrary. That is, the compound of the formula (9) may be a random copolymer or a block copolymer. The upper limit value of m is preferably 50 or less, more preferably 20 or less, and the upper limit value of n is preferably 20 or less.

上記変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂の主生成物は、変性時にホルムアルデヒドがメチレン基となり、このメチレン基を介して、ナフタレン環及び/又はヒドロキシ置換芳香族化合物の芳香環同士が結合したものとなる。なお、変性後に得られる変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、ホルムアルデヒドがナフタレン環及びヒドロキシ置換芳香族化合物の芳香環に結合する位置、ヒドロキシ基の結合する位置、重合数等が一致しないため、多くの化合物の混合物として得られる。   The main product of the modified naphthalene formaldehyde resin is a product in which formaldehyde becomes a methylene group at the time of modification, and the aromatic rings of the naphthalene ring and / or the hydroxy-substituted aromatic compound are bonded via the methylene group. The modified naphthalene formaldehyde resin obtained after modification is a mixture of many compounds because the position where formaldehyde is bonded to the naphthalene ring and the aromatic ring of the hydroxy-substituted aromatic compound, the position where the hydroxy group is bonded, the number of polymerization, etc. do not match. As obtained.

溶剤溶解性の観点から、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂のOH価は、140〜560mgKOH/gであることが好ましく、より好ましくは160〜470mgKOH/gである。なお、上記OH価はJIS−K1557−1に基づいて求められる。   From the viewpoint of solvent solubility, the OH value of the modified naphthalene formaldehyde resin is preferably 140 to 560 mgKOH / g, more preferably 160 to 470 mgKOH / g. The OH value is obtained based on JIS-K1557-1.

[シアン酸エステル化合物及びその製造方法]
本実施形態のシアン酸エステル化合物は、上記の変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂が有するヒドロキシ基をシアネート化することで得られる。シアネート化方法は、特に制限されるものではなく、公知の方法を適用することができる。具体的には、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂とハロゲン化シアンを、溶媒中で、塩基性化合物存在下で反応させる方法、溶媒中、塩基の存在下で、ハロゲン化シアンが常に塩基より過剰に存在するようにして、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂とハロゲン化シアンを反応させる方法(米国特許3553244号)や、塩基として3級アミンを用い、これをハロゲン化シアンよりも過剰に用いながら、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂に溶媒の存在下、3級アミンを添加した後、ハロゲン化シアンを滴下する、或いは、ハロゲン化シアンと3級アミンを併注滴下する方法(特許3319061号公報)、連続プラグフロー方式で、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂、トリアルキルアミン及びハロゲン化シアンとを反応させる方法(特許3905559号公報)、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂とハロゲン化シアンとを、tert−アミンの存在下、非水溶液中で反応させる際に副生するtert−アンモニウムハライドを、カチオンおよびアニオン交換対で処理する方法(特許4055210号公報)、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を、水と分液可能な溶媒の存在下で、3級アミンとハロゲン化シアンとを同時に添加して反応させた後、水洗分液し、得られた溶液から2級または3級アルコール類もしくは炭化水素の貧溶媒を用いて沈殿精製する方法(特許2991054号)、更には、ナフトール類、ハロゲン化シアン、および3級アミンを、水と有機溶媒との二相系溶媒中で、酸性条件下で反応させる方法(特許5026727号公報)等により、本実施形態のシアン酸エステル化合物を得ることができる。
[Cyanate ester compound and production method thereof]
The cyanate ester compound of this embodiment can be obtained by cyanating the hydroxy group of the modified naphthalene formaldehyde resin. The cyanating method is not particularly limited, and a known method can be applied. Specifically, a method in which a modified naphthalene formaldehyde resin and cyanogen halide are reacted in a solvent in the presence of a basic compound. In the solvent, in the presence of a base, the cyanogen halide is always present in excess in excess of the base. Thus, the modified naphthalene formaldehyde resin is reacted with cyanogen halide (US Pat. No. 3,553,244), or a tertiary amine is used as a base, and this is used in excess of the cyanogen halide. In the presence, after adding a tertiary amine, a cyanide halide is added dropwise, or a method in which a cyanide halide and a tertiary amine are added dropwise (Patent No. 3319061), a continuous plug flow method, a modified naphthalene formaldehyde resin , Reacting with trialkylamine and cyanogen halide Method (Patent No. 3905559), treating tert-ammonium halide by-produced when a modified naphthalene formaldehyde resin and cyanogen halide are reacted in a non-aqueous solution in the presence of tert-amine with a cation and anion exchange pair Method (Patent No. 40552210), a modified naphthalene formaldehyde resin, in the presence of water and a solvent that can be separated, a tertiary amine and a cyanogen halide are added and reacted at the same time, and then washed with water and separated. A method of precipitation purification using a secondary or tertiary alcohol or a hydrocarbon poor solvent from the resulting solution (Japanese Patent No. 299954), and further, naphthols, cyanogen halide and tertiary amine are mixed with water and organic According to a method of reacting in a two-phase solvent with a solvent under acidic conditions (Japanese Patent No. 5026727) , Can be obtained cyanate ester compound of the present embodiment.

上記変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂とハロゲン化シアンとを、溶媒中、塩基性化合物存在下で反応させる方法を用いた場合、反応基質である変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を、ハロゲン化シアン溶液又は塩基性化合物溶液のどちらかに予め溶解させた後、ハロゲン化シアン溶液と塩基性化合物溶液を接触させる。該ハロゲン化シアン溶液と塩基性化合物溶液を接触させる方法としては、特に限定されないが、例えば、(A)撹拌混合させたハロゲン化シアン溶液に塩基性化合物溶液を注下していく方法、(B)撹拌混合させた塩基性化合物溶液にハロゲン化シアン溶液を注下していく方法、及び(C)ハロゲン化シアン溶液と塩基性化合物溶液を連続的に交互に又は同時に供給していく方法が挙げられる。   When using the above-mentioned method in which the modified naphthalene formaldehyde resin and cyanide halide are reacted in the presence of a basic compound in a solvent, the modified naphthalene formaldehyde resin as a reaction substrate is either a cyanogen halide solution or a basic compound solution. After being dissolved in advance, the cyanogen halide solution and the basic compound solution are brought into contact with each other. The method for bringing the cyanogen halide solution into contact with the basic compound solution is not particularly limited. For example, (A) a method in which the basic compound solution is poured into the stirred cyanogen halide solution, (B ) A method in which a cyan halide solution is poured into a stirred basic compound solution, and a method (C) in which a cyan halide solution and a basic compound solution are continuously or alternately supplied. It is done.

上記(A)〜(C)の方法の中でも副反応を抑制し、より高純度のシアン酸エステル化合物を高収率で得ることができるため、(A)の方法で行うことが好ましい。   Among the methods (A) to (C), side reactions are suppressed, and a higher purity cyanate ester compound can be obtained in a high yield. Therefore, the method (A) is preferable.

また、上記ハロゲン化シアン溶液と塩基性化合物溶液の接触方法は、半回分形式又は連続流通形式のいずれでも行うことができる。   Moreover, the contact method of the said cyanogen halide solution and a basic compound solution can be performed either in a semi-batch format or a continuous flow format.

特に(A)の方法を用いた場合、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂が有するヒドロキシ基を残存させずに反応を完結させることができ、かつ、より高純度のシアン酸エステル化合物を高収率で得ることができることから、塩基性化合物を分割して注下するのが好ましい。分割回数は特に制限はないが、1〜5回が好ましい。また、塩基性化合物の種類としては、分割ごとに同一でも異なるものでもよい。   In particular, when the method (A) is used, the reaction can be completed without leaving the hydroxy group of the modified naphthalene formaldehyde resin, and a higher purity cyanate compound can be obtained in a high yield. Since it can do, it is preferable to divide and drop a basic compound. The number of divisions is not particularly limited, but is preferably 1 to 5 times. In addition, the type of basic compound may be the same or different for each division.

本実施形態のハロゲン化シアンとしては、例えば、塩化シアン、及び臭化シアンが挙げられる。ハロゲン化シアンは、シアン化水素又は金属シアニドとハロゲンとを反応させる方法等の公知の製造方法により得られたハロゲン化シアンを用いてもよいし、市販品を用いてもよい。また、シアン化水素又は金属シアニドとハロゲンとを反応させて得られたハロゲン化シアンを含有する反応液をそのまま用いることもできる。   Examples of the cyanogen halide in this embodiment include cyanogen chloride and cyanogen bromide. As the cyanide halide, a cyanide halide obtained by a known production method such as a method of reacting hydrogen cyanide or metal cyanide with halogen may be used, or a commercially available product may be used. In addition, a reaction liquid containing cyanogen halide obtained by reacting hydrogen cyanide or metal cyanide with halogen can be used as it is.

シアネート化工程におけるハロゲン化シアンの変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂に対する使用量は、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂のヒドロキシ基1モルに対して、好ましくは0.5モル以上5.0モル以下であり、より好ましくは1.0モル以上3.5モル以下である。その理由は、未反応の変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を残存させずにシアン酸エステル化合物の収率を高めるためである。   The amount of cyanogen halide used in the cyanate-forming step with respect to the modified naphthalene formaldehyde resin is preferably 0.5 mol or more and 5.0 mol or less, more preferably 1. It is 0 mol or more and 3.5 mol or less. The reason is to increase the yield of the cyanate ester compound without leaving unreacted modified naphthalene formaldehyde resin.

ハロゲン化シアン溶液に用いる溶媒としては、特に限定されないが、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒;n−ヘキサン、シクロヘキサン、イソオクタン、シクロヘキサノン、シクロぺンタノン、2−ブタノン等の脂肪族系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒;ジエチルエーテル、ジメチルセルソルブ、ジグライム、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、テトラエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン、トリクロロエタン、クロロベンゼン、ブロモベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;メタノール、エタノール、イソプロパノール、メチルソルソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリドン、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒;アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル系溶媒;ニトロメタン、ニトロベンゼン等のニトロ系溶媒;酢酸エチル、安息香酸エチル等のエステル系溶媒;シクロヘキサン等の炭化水素系溶媒;水溶媒の何れをも用いることができ、反応基質に合わせて、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。   The solvent used in the cyanogen halide solution is not particularly limited. For example, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone; fats such as n-hexane, cyclohexane, isooctane, cyclohexanone, cyclopentanone, and 2-butanone Aromatic solvents such as benzene, toluene, xylene; ether solvents such as diethyl ether, dimethyl cellosolve, diglyme, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, dioxane, tetraethylene glycol dimethyl ether; dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, Halogenated hydrocarbon solvents such as dichloroethane, trichloroethane, chlorobenzene, and bromobenzene; methanol, ethanol, isopropanol, methylsolvosolve, propylene Alcohol solvents such as N-glycol monomethyl ether; aprotic polar solvents such as N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidone and dimethyl sulfoxide; nitriles such as acetonitrile and benzonitrile Solvents: Nitro solvents such as nitromethane and nitrobenzene; ester solvents such as ethyl acetate and ethyl benzoate; hydrocarbon solvents such as cyclohexane; water solvents can be used. Can be used alone or in combination of two or more.

シアネート化工程に用いられる塩基性化合物としては、有機塩基、及び無機塩基のいずれでも使用可能である。   As the basic compound used in the cyanate formation step, either an organic base or an inorganic base can be used.

有機塩基としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリアミルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ジエチル−n−ブチルアミン、メチルジ−n−ブチルアミン、メチルエチル−n−ブチルアミン、ドデシルジメチルアミン、トリベンジルアミン、トリエタノールアミン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジエチルアニリン、ジフェニルメチルアミン、ピリジン、ジエチルシクロヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン等の3級アミンが好ましい。これらの中でも、収率よく目的物が得られること等から、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルアミン、ジイソプロピルエチルアミンがより好ましく、トリエチルアミンがさらに好ましい。   Organic bases include trimethylamine, triethylamine, tri-n-butylamine, triamylamine, diisopropylethylamine, diethyl-n-butylamine, methyldi-n-butylamine, methylethyl-n-butylamine, dodecyldimethylamine, tribenzylamine, Ethanolamine, N, N-dimethylaniline, N, N-diethylaniline, diphenylmethylamine, pyridine, diethylcyclohexylamine, tricyclohexylamine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, 1,8-diazabicyclo Tertiary amines such as [5.4.0] -7-undecene and 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene are preferred. Among these, trimethylamine, triethylamine, tri-n-butylamine, and diisopropylethylamine are more preferable, and triethylamine is more preferable because the target product can be obtained with high yield.

上記有機塩基の使用量は、フェノール樹脂のヒドロキシ基1モルに対して、好ましくは0.1モル以上8.0モル以下であり、より好ましくは1.0モル以上3.5モル以下である。その理由は、未反応の変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を残存させずにシアン酸エステル化合物の収率を高めるためである。   The amount of the organic base used is preferably 0.1 mol or more and 8.0 mol or less, more preferably 1.0 mol or more and 3.5 mol or less, with respect to 1 mol of the hydroxy group of the phenol resin. The reason is to increase the yield of the cyanate ester compound without leaving unreacted modified naphthalene formaldehyde resin.

無機塩基としては、アルカリ金属の水酸化物が好ましい。アルカリ金属の水酸化物としては、特に限定されないが、例えば工業的に一般的に用いられる水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及び水酸化リチウムが挙げられる。安価に入手できる点から、水酸化ナトリウムがより好ましい。   As the inorganic base, an alkali metal hydroxide is preferable. Although it does not specifically limit as a hydroxide of an alkali metal, For example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and lithium hydroxide generally used industrially are mentioned. Sodium hydroxide is more preferable because it can be obtained at low cost.

上記無機塩基の使用量は、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂のヒドロキシ基1モルに対して、好ましくは1.0モル以上5.0モル以下であり、より好ましくは1.0モル以上3.5モル以下である。その理由は、未反応の変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を残存させずにシアン酸エステル化合物の収率を高めるためである。   The amount of the inorganic base used is preferably 1.0 mol or more and 5.0 mol or less, more preferably 1.0 mol or more and 3.5 mol or less with respect to 1 mol of the hydroxy group of the modified naphthalene formaldehyde resin. is there. The reason is to increase the yield of the cyanate ester compound without leaving unreacted modified naphthalene formaldehyde resin.

本反応において、塩基性化合物は上述した通り、溶媒に溶解させた溶液として用いることができる。溶媒としては、有機溶媒又は水を用いることができる。   In this reaction, the basic compound can be used as a solution dissolved in a solvent as described above. As the solvent, an organic solvent or water can be used.

塩基性化合物溶液に用いる溶媒の使用量としては、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を塩基性化合物溶液に溶解させる場合、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂1質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上100質量部であり、より好ましくは0.5質量部以上50質量部以下である。変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を塩基性化合物溶液に溶解させない場合、塩基性化合物1質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上100質量部であり、より好ましくは0.25質量部以上50質量部以下である。   The amount of the solvent used for the basic compound solution is preferably 0.1 to 100 parts by mass with respect to 1 part by mass of the modified naphthalene formaldehyde resin when the modified naphthalene formaldehyde resin is dissolved in the basic compound solution. Yes, more preferably 0.5 parts by mass or more and 50 parts by mass or less. When the modified naphthalene formaldehyde resin is not dissolved in the basic compound solution, the amount is preferably 0.1 parts by mass or more and 100 parts by mass, more preferably 0.25 parts by mass or more and 50 parts by mass with respect to 1 part by mass of the basic compound. It is as follows.

塩基性化合物を溶解させる有機溶媒は、該塩基性化合物が有機塩基の場合に好ましく用いられ、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒;ジエチルエーテル、ジメチルセルソルブ、ジグライム、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、テトラエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン、トリクロロエタン、クロロベンゼン、ブロモベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;メタノール、エタノール、イソプロパノール、メチルソルソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリドン、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒;アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル系溶媒;ニトロメタン、ニトロベンゼン等のニトロ系溶媒;酢酸エチル、安息香酸エチル等のエステル系溶媒;シクロヘキサン等の炭化水素系溶媒等を塩基性化合物、反応基質及び反応に用いられる溶媒に合わせて適宜選択することができる。これらは1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。   The organic solvent for dissolving the basic compound is preferably used when the basic compound is an organic base, for example, a ketone solvent such as acetone, methyl ethyl ketone, or methyl isobutyl ketone; an aromatic solvent such as benzene, toluene, xylene, or the like. Ether solvents such as diethyl ether, dimethyl cellosolve, diglyme, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, dioxane, tetraethylene glycol dimethyl ether; halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, dichloroethane, trichloroethane, chlorobenzene, bromobenzene Solvent: Alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, methyl sorbol, propylene glycol monomethyl ether; N, N-dimethylformamide, N Aprotic polar solvents such as methylpyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidone and dimethyl sulfoxide; nitrile solvents such as acetonitrile and benzonitrile; nitro solvents such as nitromethane and nitrobenzene; ethyl acetate and ethyl benzoate, etc. Ester solvent: A hydrocarbon solvent such as cyclohexane can be appropriately selected according to the basic compound, the reaction substrate and the solvent used in the reaction. These can be used alone or in combination of two or more.

塩基性化合物を溶解させる水は、該塩基性化合物が無機塩基の場合に好ましく用いられ、特に制約されず、水道水であっても、蒸留水であっても、脱イオン水であってもよい。効率良く目的とするシアン酸エステル化合物を得る上では、不純物の少ない蒸留水や脱イオン水の使用が好ましい。   The water for dissolving the basic compound is preferably used when the basic compound is an inorganic base, and is not particularly limited, and may be tap water, distilled water, or deionized water. . In order to efficiently obtain the target cyanate ester compound, it is preferable to use distilled water or deionized water with less impurities.

塩基性化合物溶液に用いる溶媒が水の場合、界面活性剤として触媒量の有機塩基を使用することが反応速度を確保する観点から好ましい。中でも副反応の少ない3級アミンが好ましい。3級アミンとしては、特に限定されないが、例えば、アルキルアミン、アリールアミン、シクロアルキルアミン何れでもよく、具体的にはトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリアミルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ジエチル−n−ブチルアミン、メチルジ−n−ブチルアミン、メチルエチル−n−ブチルアミン、ドデシルジメチルアミン、トリベンジルアミン、トリエタノールアミン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジエチルアニリン、ジフェニルメチルアミン、ピリジン、ジエチルシクロヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネンが挙げられる。これらの中でも、水への溶解度、収率よく目的物が得られることなどから、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルアミン、及びジイソプロピルエチルアミンがより好ましく、トリエチルアミンがさらに好ましい。   When the solvent used for the basic compound solution is water, it is preferable to use a catalytic amount of an organic base as a surfactant from the viewpoint of securing the reaction rate. Of these, tertiary amines with few side reactions are preferred. The tertiary amine is not particularly limited. For example, any of alkylamine, arylamine, and cycloalkylamine may be used. Specifically, trimethylamine, triethylamine, tri-n-butylamine, triamylamine, diisopropylethylamine, diethyl-n -Butylamine, methyldi-n-butylamine, methylethyl-n-butylamine, dodecyldimethylamine, tribenzylamine, triethanolamine, N, N-dimethylaniline, N, N-diethylaniline, diphenylmethylamine, pyridine, diethylcyclohexyl Amine, tricyclohexylamine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo [4.3.0]- 5 Nonene, and the like. Among these, trimethylamine, triethylamine, tri-n-butylamine, and diisopropylethylamine are more preferable, and triethylamine is more preferable because the target product can be obtained with high solubility and yield in water.

シアネート化工程に用いられる溶媒の総量としては、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂1質量部に対し、2.5質量部以上100質量部以下となることが変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を均一に溶解させ、シアン酸エステル化合物を効率良く製造する観点から好ましい。   The total amount of the solvent used in the cyanation step is 2.5 parts by mass or more and 100 parts by mass or less with respect to 1 part by mass of the modified naphthalene formaldehyde resin. Is preferable from the viewpoint of efficient production.

シアネート化工程においては、反応液のpHは特に限定されないが、pHが7未満の状態を保ったまま反応を行うことが好ましい。pHを7未満に抑えることで、イミドカーボネートやシアン酸エステル化合物の重合物等の副生成物の生成が抑制されて、効率的にシアン酸エステル化合物を製造できる傾向にあるためである。反応液のpHが7未満の状態を保つには酸を添加する方法が好ましく、その方法としてはシアネート化工程直前のハロゲン化シアン溶液に酸を加えておくこと、反応中適宜pH計で測定しながら反応系に酸を添加し、pH7未満の状態を保つようにすることが好ましい。その際に用いる酸としては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、燐酸等の無機酸;酢酸、乳酸、プロピオン酸等の有機酸が挙げられる。   In the cyanate formation step, the pH of the reaction solution is not particularly limited, but it is preferable to carry out the reaction while keeping the pH below 7. This is because by suppressing the pH to less than 7, production of by-products such as a polymer of imide carbonate and cyanate ester compound is suppressed, and the cyanate ester compound tends to be produced efficiently. In order to keep the pH of the reaction solution below 7, it is preferable to add an acid. As the method, an acid is added to the cyanogen halide solution immediately before the cyanation step, and a pH meter is used as needed during the reaction. However, it is preferable to add an acid to the reaction system so as to keep the pH below 7. Examples of the acid used at that time include inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid; and organic acids such as acetic acid, lactic acid, and propionic acid.

シアネート化工程における反応温度は、イミドカーボネート、シアン酸エステル化合物の重合物、及びジアルキルシアノアミド等の副生物の生成、反応液の凝結、及び、ハロゲン化シアンとして塩化シアンを用いる場合は塩化シアンの揮発、を抑制する観点から、好ましくは−20〜+50℃、より好ましくは−15〜15℃、さらに好ましくは−10〜10℃である。   The reaction temperature in the cyanation step is such that by-products such as imide carbonate, a polymer of cyanate ester compound, and dialkylcyanoamide, condensation of the reaction liquid, and cyanogen chloride when cyanogen chloride is used as cyanogen halide. From the viewpoint of suppressing volatilization, it is preferably -20 to + 50 ° C, more preferably -15 to 15 ° C, and further preferably -10 to 10 ° C.

シアネート化工程における反応圧力は常圧でも加圧でもよい。必要に応じて、系内に窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを通気してもよい。   The reaction pressure in the cyanate formation step may be normal pressure or increased pressure. If necessary, an inert gas such as nitrogen, helium, or argon may be passed through the system.

また、反応時間は特に限定されないが、上記接触方法が(A)及び(B)の場合の注下時間及び(C)の場合の接触時間は、1分〜20時間が好ましく、3分〜10時間がより好ましい。更にその後10分〜10時間反応温度を保ちながら撹拌させることが好ましい。このような範囲とすることで、目的とするシアン酸エステル化合物が経済的に、かつ工業的に有利に得られる。   The reaction time is not particularly limited, but the pouring time when the contact method is (A) and (B) and the contact time when (C) are preferably 1 minute to 20 hours, preferably 3 minutes to 10 hours. Time is more preferred. Furthermore, it is preferable to stir while maintaining the reaction temperature for 10 minutes to 10 hours thereafter. By setting it as such a range, the target cyanate ester compound can be obtained economically and industrially advantageously.

シアネート化工程における、反応の進行度は、液体クロマトグラフィー又はIRスペクトル法等で分析することができる。副生するジシアンやジアルキルシアノアミド等の揮発成分は、ガスクロマトグラフィーで分析することができる。   The degree of progress of the reaction in the cyanation step can be analyzed by liquid chromatography or IR spectrum method. Volatile components such as by-product dicyan and dialkylcyanoamide can be analyzed by gas chromatography.

反応終了後は、通常の後処理操作、及び、所望により分離・精製操作を行うことにより、目的とするシアン酸エステル化合物を単離することができる。具体的には、反応液からシアン酸エステル化合物を含む有機溶媒層を分取し、水洗後、濃縮、沈殿化又は晶析、或いは、水洗後、溶媒置換すればよい。洗浄の際には、過剰のアミン類を除去するため、薄い塩酸などの酸性水溶液を用いる方法も採られる。充分に洗浄された反応液から水分を除去するために、硫酸ナトリウムや硫酸マグネシウム等の一般的な方法を用いて乾燥操作をすることができる。濃縮及び溶媒置換の際には、シアン酸エステル化合物の重合を抑えるため、減圧下90℃以下の温度に加熱して有機溶媒を留去する。沈殿化又は晶析の際には、溶解度の低い溶媒を用いることができる。例えば、エーテル系の溶剤やヘキサン等の炭化水素系溶剤又はアルコール系溶剤を反応溶液に滴下する、又は逆注下する方法を採ることができる。得られた粗生成物を洗浄するために、反応液の濃縮物や沈殿した結晶をエーテル系の溶剤やヘキサン等の炭化水素系溶剤、又はアルコール系の溶剤で洗浄する方法を採ることができる。反応溶液を濃縮して得られた結晶を再度溶解させた後、再結晶させることもできる。また、晶析する場合は、反応液を単純に濃縮又は冷却して行ってもよい。なお、得られたシアン酸エステル化合物の精製方法については、後に詳述する。   After completion of the reaction, the intended cyanate ester compound can be isolated by carrying out ordinary post-treatment operations and, if desired, separation / purification operations. Specifically, an organic solvent layer containing a cyanate ester compound is separated from the reaction solution, washed with water, concentrated, precipitated or crystallized, or washed with water and then replaced with a solvent. At the time of washing, in order to remove excess amines, a method using an acidic aqueous solution such as dilute hydrochloric acid is also employed. In order to remove water from the sufficiently washed reaction solution, a drying operation can be performed using a general method such as sodium sulfate or magnesium sulfate. At the time of concentration and solvent replacement, in order to suppress polymerization of the cyanate ester compound, the organic solvent is distilled off by heating to a temperature of 90 ° C. or lower under reduced pressure. In precipitation or crystallization, a solvent having low solubility can be used. For example, an ether solvent, a hydrocarbon solvent such as hexane, or an alcohol solvent may be dropped into the reaction solution, or a reverse pouring method may be employed. In order to wash the obtained crude product, a method of washing the concentrate of the reaction solution and the precipitated crystals with an ether solvent, a hydrocarbon solvent such as hexane, or an alcohol solvent can be employed. The crystals obtained by concentrating the reaction solution can be dissolved again and then recrystallized. In the case of crystallization, the reaction solution may be simply concentrated or cooled. In addition, the purification method of the obtained cyanate ester compound will be described in detail later.

上記製造方法によって得られたシアン酸エステル化合物は、特に限定されるものではないが、下記式(1)において表すことができる。   Although the cyanate ester compound obtained by the said manufacturing method is not specifically limited, It can represent in following formula (1).

Figure 2016140081
式(1)中、Arは、芳香環構造を示し、Rは、各々独立にメチレン基、メチレンオキシ基、メチレンオキシメチレン基、若しくはオキシメチレン基、又はこれらが連結していているものを示す。Rは、各々独立に一価の置換基である水素原子、アルキル基、又はアリール基を示し、Rは、各々独立に炭素数が1〜3のアルキル基、アリール基、ヒドロキシ基、又はヒドロキシメチレン基を示し、mは、1以上の整数を示し、nは、0以上の整数を示す。m及びnが異なる化合物の混合物であってもよい。各繰り返し単位の配列は任意である。kは、シアナト基の結合個数である1〜3の整数を示す。xは、Rの結合個数である「Arの結合可能な個数−(k+2)」の整数を示す。例えば、Arがベンゼン構造を示すときは(4−k)、ナフタレン構造を示すときは(6−k)、ビフェニレン構造を示すときは(8−k)を示す。yは、各々独立して0〜4の整数を示す。
Figure 2016140081
In formula (1), Ar 1 represents an aromatic ring structure, and each R 1 independently represents a methylene group, a methyleneoxy group, a methyleneoxymethylene group, an oxymethylene group, or a group in which these are connected. Show. R 2 represents each independently a monovalent substituent hydrogen atom, alkyl group, or aryl group, and R 3 each independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an aryl group, a hydroxy group, or Represents a hydroxymethylene group, m represents an integer of 1 or more, and n represents an integer of 0 or more. It may be a mixture of compounds in which m and n are different. The arrangement of each repeating unit is arbitrary. k represents an integer of 1 to 3, which is the number of cyanate groups bonded. x represents an integer of “number of bonds of Ar 1 − (k + 2)”, which is the number of bonds of R 2 . For example, when Ar 1 shows a benzene structure, it shows (4-k), when it shows a naphthalene structure (6-k), and when it shows a biphenylene structure, it shows (8-k). y independently represents an integer of 0 to 4.

上記式(1)において、各繰り返し単位の配列は任意であり、式(1)で表される化合物はランダム共重合体でもよく、ブロック共重合体でもよい。なお、mの上限値は、好ましくは50以下、より好ましくは20以下であり、nの上限値は、好ましくは20以下である。   In the above formula (1), the arrangement of each repeating unit is arbitrary, and the compound represented by the formula (1) may be a random copolymer or a block copolymer. The upper limit value of m is preferably 50 or less, more preferably 20 or less, and the upper limit value of n is preferably 20 or less.

例えば、後述する合成例1記載のナフトール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂とハロゲン化シアンとを、溶媒中、塩基性化合物存在下で反応させることによって得られるシアン酸エステル化合物は、下記式(10)で表される化合物群を代表組成とするシアン酸エステルの混合物となる。   For example, a cyanate ester compound obtained by reacting a naphthol-modified naphthalene formaldehyde resin described in Synthesis Example 1 described later and cyanogen halide in a solvent in the presence of a basic compound is represented by the following formula (10). This is a mixture of cyanate esters whose representative composition is a group of compounds.

Figure 2016140081
Figure 2016140081

本実施形態のシアン酸エステル化合物の重量平均分子量(Mw)は、特に限定されないが、200以上25000以下であることが好ましく、より好ましくは250以上20000以下であり、さらに好ましくは300以上15000以下である。   The weight average molecular weight (Mw) of the cyanate ester compound of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 200 or more and 25000 or less, more preferably 250 or more and 20000 or less, and further preferably 300 or more and 15000 or less. is there.

得られたシアン酸エステル化合物の同定は、NMR等の公知の方法により行うことができる。シアン酸エステル化合物の純度は、液体クロマトグラフィー又はIRスペクトル法等で分析することができる。シアン酸エステル化合物中のジアルキルシアノアミド等の副生物や残存溶媒等の揮発成分は、ガスクロマトグラフィーで定量分析することができる。シアン酸エステル化合物中に残存するハロゲン化合物は、液体クロマトグラフ質量分析計で同定することができ、また、硝酸銀溶液を用いた電位差滴定又は燃焼法による分解後イオンクロマトグラフィーで定量分析することができる。シアン酸エステル化合物の重合反応性は、熱板法又はトルク計測法によるゲル化時間で評価することができる。   The obtained cyanate ester compound can be identified by a known method such as NMR. The purity of the cyanate ester compound can be analyzed by liquid chromatography or IR spectroscopy. Byproducts such as dialkylcyanoamide in the cyanate ester compound and volatile components such as residual solvent can be quantitatively analyzed by gas chromatography. Halogen compounds remaining in the cyanate ester compound can be identified by a liquid chromatograph mass spectrometer, and can be quantitatively analyzed by potentiometric titration using a silver nitrate solution or ion chromatography after decomposition by a combustion method. . The polymerization reactivity of the cyanate ester compound can be evaluated by gelation time by a hot plate method or a torque measurement method.

[シアン酸エステル化合物の精製方法]
上記シアン酸エステル化合物は、更に純度向上、及び残存金属量を低減するために、必要に応じて更なる精製処理を行ってもよい。また、酸触媒及び助触媒が残存すると、一般に、下層膜形成用組成物の保存安定性が低下する、又は塩基性触媒が残存すると、一般に下層膜形成用組成物の感度が低下するので、その低減を目的とした精製を行ってもよい。
[Purification method of cyanate ester compound]
The cyanate ester compound may be further purified as necessary to further improve the purity and reduce the amount of remaining metal. Further, when the acid catalyst and the cocatalyst remain, generally, the storage stability of the composition for forming the lower layer film is lowered, or when the basic catalyst remains, the sensitivity of the composition for forming the lower layer film is generally lowered. Purification for the purpose of reduction may be performed.

精製は、シアン酸エステル化合物が変性しない限り公知の方法により行うことができ、特に限定されないが、例えば、水で洗浄する方法、酸性水溶液で洗浄する方法、塩基性水溶液で洗浄する方法、イオン交換樹脂で処理する方法、及びシリカゲルカラムクロマトグラフィーで処理する方法が挙げられる。これら精製方法は、1種を単独で行ってもよいが、2種以上を組み合わせて行うことが好ましい。また、酸性水溶液で洗浄する精製方法については後述する。   Purification can be performed by a known method as long as the cyanate ester compound is not modified, and is not particularly limited. For example, a method of washing with water, a method of washing with an acidic aqueous solution, a method of washing with a basic aqueous solution, ion exchange The method of processing with resin and the method of processing with silica gel column chromatography are mentioned. These purification methods may be performed singly or in combination of two or more. Moreover, the purification method which wash | cleans with acidic aqueous solution is mentioned later.

酸性水溶液、塩基性水溶液、イオン交換樹脂、及びシリカゲルカラムクロマトグラフィーは、除去すべき金属、酸性化合物及び/又は塩基性化合物の量や種類、精製するシアン酸エステル化合物の種類などに応じて、最適なものを適宜選択することが可能である。例えば、酸性水溶液として、濃度が0.01〜10mol/Lの塩酸、硝酸、酢酸水溶液、塩基性水溶液として、濃度が0.01〜10mol/Lのアンモニア水溶液、イオン交換樹脂として、カチオン交換樹脂(例えばオルガノ製Amberlyst 15J−HG Dry)が挙げられる。   Acidic aqueous solution, basic aqueous solution, ion exchange resin, and silica gel column chromatography are optimal depending on the metal to be removed, the amount and type of acidic compound and / or basic compound, the type of cyanate ester compound to be purified, etc. It is possible to select appropriately. For example, as an acidic aqueous solution, a hydrochloric acid, nitric acid, acetic acid aqueous solution having a concentration of 0.01 to 10 mol / L, an aqueous ammonia solution having a concentration of 0.01 to 10 mol / L as a basic aqueous solution, a cation exchange resin ( For example, Organo Amberlyst 15J-HG Dry) may be mentioned.

上記精製後に乾燥を行ってもよい。乾燥は公知の方法により行うことができ、特に限定されないが、例えば、シアン酸エステル化合物が変性しない条件で真空乾燥、及び熱風乾燥する方法が挙げられる。   You may dry after the said refinement | purification. Drying can be performed by a known method, and is not particularly limited, and examples thereof include a method of vacuum drying and hot air drying under conditions where the cyanate ester compound is not denatured.

[酸性水溶液で洗浄する精製方法]
上記シアン酸エステル化合物について酸性水溶液で洗浄して精製する方法は、例えば、次のとおりである。シアン酸エステル化合物を水と任意に混和しない有機溶媒に溶解させ、その溶液を酸性水溶液と接触させ抽出処理を行うことにより、該シアン酸エステル化合物と有機溶媒を含む溶液(B)に含まれる金属分とを水相に移行させたのち、有機相と水相とを分離する工程を含む。該精製により本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物における種々の金属の含有量を著しく低減させることができる。
[Purification method of washing with acidic aqueous solution]
The method of purifying the cyanate ester compound by washing with an acidic aqueous solution is, for example, as follows. The metal contained in the solution (B) containing the cyanate ester compound and the organic solvent is obtained by dissolving the cyanate ester compound in an organic solvent that is arbitrarily immiscible with water and bringing the solution into contact with an acidic aqueous solution and performing an extraction treatment. A step of separating the organic phase and the aqueous phase after transferring the water component to the aqueous phase. By this purification, the content of various metals in the composition for forming a lower layer film for lithography of the present embodiment can be significantly reduced.

水と任意に混和しない上記有機溶媒としては、特に限定されないが、半導体製造プロセスに安全に適用できる有機溶媒が好ましい。使用する有機溶媒の量は、使用する該シアン酸エステル化合物に対して、好ましくは1.0質量倍以上100質量倍以下で使用される。   The organic solvent that is not arbitrarily mixed with water is not particularly limited, but an organic solvent that can be safely applied to a semiconductor manufacturing process is preferable. The amount of the organic solvent to be used is preferably 1.0 to 100 times by mass with respect to the cyanate ester compound to be used.

使用される有機溶媒の具体例としては、例えば、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル等のエーテル類、酢酸エチル、酢酸n‐ブチル、酢酸イソアミル等のエステル類;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2‐ヘプタノン、2−ペンタノン等のケトン類;エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のグリコールエーテルアセテート類;n‐ヘキサン、n‐ヘプタン等の脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素類が挙げられる。これらの中でも、トルエン、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルイソブチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、及び酢酸エチルが好ましく、シクロヘキサノン、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートがより好ましい。これらの有機溶媒は1種を単独で用いることもできるし、また2種以上を混合して用いることもできる。   Specific examples of the organic solvent used include, for example, ethers such as diethyl ether and diisopropyl ether, esters such as ethyl acetate, n-butyl acetate and isoamyl acetate; methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethyl isobutyl ketone, cyclohexanone, Ketones such as cyclopentanone, 2-heptanone, 2-pentanone; glycol ether acetates such as ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monoethyl ether acetate Aliphatic hydrocarbons such as n-hexane and n-heptane; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; methylene chloride, chloroform, etc. And halogenated hydrocarbons. Among these, toluene, 2-heptanone, cyclohexanone, cyclopentanone, methyl isobutyl ketone, propylene glycol monomethyl ether acetate, and ethyl acetate are preferable, and cyclohexanone and propylene glycol monomethyl ether acetate are more preferable. These organic solvents can be used alone or in a mixture of two or more.

上記酸性の水溶液としては、一般に知られる有機、無機系化合物を水に溶解させた水溶液の中から適宜選択される。例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の鉱酸を水に溶解させた水溶液、又は、酢酸、プロピオン酸、蓚酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、酒石酸、クエン酸、メタンスルホン酸、フェノールスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸を水に溶解させた水溶液が挙げられる。これら酸性の水溶液は、それぞれ単独で用いることもできるし、また2種以上を組み合わせて用いることもできる。これら酸性の水溶液の中でも、硫酸、硝酸、及び酢酸、蓚酸、酒石酸、クエン酸等のカルボン酸の水溶液が好ましく、さらに、硫酸、蓚酸、酒石酸、クエン酸の水溶液が好ましく、特に蓚酸の水溶液が好ましい。蓚酸、酒石酸、クエン酸等の多価カルボン酸は金属イオンに配位し、キレート効果が生じるために、より金属を除去できると考えられる。また、ここで用いる水は、本発明の目的に沿って、金属含有量の少ないもの、例えばイオン交換水等が好ましい。   The acidic aqueous solution is appropriately selected from aqueous solutions in which generally known organic and inorganic compounds are dissolved in water. For example, an aqueous solution in which a mineral acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid or phosphoric acid is dissolved in water, or acetic acid, propionic acid, succinic acid, malonic acid, succinic acid, fumaric acid, maleic acid, tartaric acid, citric acid, methanesulfone An aqueous solution in which an organic acid such as acid, phenolsulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, trifluoroacetic acid or the like is dissolved in water can be used. These acidic aqueous solutions can be used alone or in combination of two or more. Among these acidic aqueous solutions, aqueous solutions of sulfuric acid, nitric acid, and carboxylic acids such as acetic acid, oxalic acid, tartaric acid, and citric acid are preferable, and aqueous solutions of sulfuric acid, succinic acid, tartaric acid, and citric acid are preferable, and an aqueous solution of succinic acid is particularly preferable. . Since polyvalent carboxylic acids such as succinic acid, tartaric acid, and citric acid are coordinated to metal ions to produce a chelate effect, it is considered that the metal can be removed more. Moreover, the water used here is preferably one having a low metal content, such as ion-exchanged water, for the purpose of the present invention.

上記酸性の水溶液のpHは、特に制限されないが、水溶液の酸性度があまり大きくなると、使用する化合物又は樹脂に悪影響を及ぼすことがあり好ましくない。pH範囲は、好ましくは0〜5程度であり、より好ましくはpH0〜3程度である。   The pH of the acidic aqueous solution is not particularly limited, but if the acidity of the aqueous solution becomes too large, it may adversely affect the compound or resin used, which is not preferable. The pH range is preferably about 0 to 5, more preferably about pH 0 to 3.

上記酸性の水溶液の使用量は特に制限されないが、その量があまりに少ないと、金属除去のための抽出回数多くする必要があり、逆に水溶液の量があまりに多いと全体の液量が多くなり操作上の問題を生ずることがある。水溶液の使用量は、シアン酸エステル化合物の溶液(100質量%)に対して、好ましくは10質量%以上200質量%以下であり、より好ましくは20〜100質量%である。   The amount of the acidic aqueous solution used is not particularly limited. However, if the amount is too small, it is necessary to increase the number of extractions for removing the metal. Conversely, if the amount of the aqueous solution is too large, the total amount of the liquid increases. The above problems may occur. The amount of the aqueous solution used is preferably 10% by mass or more and 200% by mass or less, and more preferably 20-100% by mass, with respect to the cyanate ester compound solution (100% by mass).

上記酸性の水溶液と、シアン酸エステル化合物及び水と任意に混和しない有機溶媒を含む溶液(B)とを接触させることにより金属分を抽出する。   A metal component is extracted by bringing the acidic aqueous solution into contact with a solution (B) containing an organic solvent which is not arbitrarily miscible with the cyanate ester compound and water.

上記抽出処理を行う際の温度は、好ましくは20〜90℃の範囲であり、より好ましくは30〜80℃の範囲である。抽出操作は、例えば、撹拌等により、よく混合させたあと、静置することにより行われる。これにより、使用する該化合物と有機溶媒を含む溶液に含まれていた金属分が水相に移行する。また本操作により、溶液の酸性度が低下し、使用する該化合物の変質を抑制することができる傾向にある。   The temperature at the time of performing the extraction treatment is preferably in the range of 20 to 90 ° C, more preferably in the range of 30 to 80 ° C. The extraction operation is performed, for example, by mixing the mixture well by stirring or the like and then allowing it to stand. Thereby, the metal component contained in the solution containing the compound to be used and the organic solvent is transferred to the aqueous phase. Further, this operation tends to reduce the acidity of the solution and suppress the alteration of the compound used.

抽出処理後、使用する該化合物及び有機溶媒を含む溶液相と、水相とに分離させ、デカンテーション等により有機溶媒を含む溶液を回収する。静置する時間は特に制限されないが、静置する時間があまりに短いと有機溶媒を含む溶液相と水相との分離が悪くなり好ましくない。通常、静置する時間は1分以上であり、より好ましくは10分以上であり、さらに好ましくは30分以上である。また、抽出処理は1回だけでもかまわないが、混合、静置、分離という操作を複数回繰り返して行うのも有効である。   After the extraction treatment, the solution is separated into a solution phase containing the compound to be used and an organic solvent and an aqueous phase, and a solution containing the organic solvent is recovered by decantation or the like. The standing time is not particularly limited. However, if the standing time is too short, the separation between the solution phase containing the organic solvent and the aqueous phase is not preferable. Usually, the time to stand still is 1 minute or more, More preferably, it is 10 minutes or more, More preferably, it is 30 minutes or more. The extraction process may be performed only once, but it is also effective to repeat the operations of mixing, standing, and separation a plurality of times.

酸性の水溶液を用いてこのような抽出処理を行った場合は、処理を行ったあとに、該水溶液から抽出し、回収した有機溶媒を含む溶液は、さらに水との抽出処理を行うことが好ましい。抽出操作は、撹拌等により、よく混合させたあと、静置することにより行われる。そして得られる溶液は、化合物と有機溶媒とを含む溶液相と、水相とに分離するのでデカンテーション等により溶液相を回収する。また、ここで用いる水は、本発明の目的に沿って、金属含有量の少ないもの、例えばイオン交換水等が好ましい。抽出処理は1回だけでもかまわないが、混合、静置、分離という操作を複数回繰り返して行うのも有効である。また、抽出処理における両者の使用割合や、温度、時間等の条件は特に制限されないが、先の酸性の水溶液との接触処理の場合と同様で構わない。   When such an extraction treatment is performed using an acidic aqueous solution, it is preferable that the solution containing the organic solvent extracted from the aqueous solution after the treatment is further subjected to an extraction treatment with water. . The extraction operation is performed by allowing the mixture to stand after mixing well by stirring or the like. And since the obtained solution isolate | separates into the solution phase containing a compound and an organic solvent, and an aqueous phase, a solution phase is collect | recovered by decantation etc. Moreover, the water used here is preferably one having a low metal content, such as ion-exchanged water, for the purpose of the present invention. The extraction process may be performed only once, but it is also effective to repeat the operations of mixing, standing, and separation a plurality of times. In addition, the use ratio of both in the extraction process, conditions such as temperature and time are not particularly limited, but may be the same as in the case of the contact process with the acidic aqueous solution.

こうして得られた、該化合物と有機溶媒とを含む溶液に混入する水分は、減圧蒸留等の操作を施すことにより容易に除去できる。また、必要により有機溶媒を加え、化合物の濃度を任意の濃度に調整することができる。   The water thus mixed in the solution containing the compound and the organic solvent can be easily removed by performing an operation such as vacuum distillation. If necessary, an organic solvent can be added to adjust the concentration of the compound to an arbitrary concentration.

得られた有機溶媒を含む溶液から、該化合物のみを得る方法は、減圧除去、再沈殿による分離、及びそれらの組み合わせ等、公知の方法で行うことができる。必要に応じて、濃縮操作、ろ過操作、遠心分離操作、乾燥操作等の公知の処理を行うことができる。   A method for obtaining only the compound from the obtained solution containing an organic solvent can be performed by a known method such as removal under reduced pressure, separation by reprecipitation, and a combination thereof. If necessary, known processes such as a concentration operation, a filtration operation, a centrifugal separation operation, and a drying operation can be performed.

[リソグラフィー用下層膜形成用材料]
本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用材料は、上記変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂をシアネート化して得られる、シアン酸エステル化合物を含む。本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用材料は、所期の特性が損なわれない範囲において、上記シアン酸エステル化合物以外のシアン酸エステル化合物や既に知られているリソグラフィー用下層膜形成用材料等を含んでいてもよい。
[Material for forming lower layer film for lithography]
The material for forming a lower layer film for lithography of this embodiment contains a cyanate ester compound obtained by cyanating the modified naphthalene formaldehyde resin. The material for forming a lower layer film for lithography of the present embodiment includes a cyanate ester compound other than the above-mentioned cyanate ester compound, a known material for forming a lower layer film for lithography, and the like as long as desired characteristics are not impaired. May be included.

本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用材料中、上記シアン酸エステル化合物の含有量は、耐熱性及びエッチング耐性の点から、下層膜形成用材料の総量(100質量%)に対して、50質量%以上100質量%以下であることが好ましく、70量%以上100質量%以下であることがより好ましく、90量%以上100質量%以下であることがさらに好ましい。また、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用材料中、上記シアン酸エステル化合物は100質量%であることが、熱重量減少が少ないためよりさらに好ましい。   In the material for forming a lower layer film for lithography of the present embodiment, the content of the cyanate ester compound is 50% with respect to the total amount (100% by weight) of the material for forming the lower layer film from the viewpoint of heat resistance and etching resistance. % To 100% by mass, more preferably 70% to 100% by mass, and still more preferably 90% to 100% by mass. Further, in the material for forming a lower layer film for lithography of the present embodiment, it is more preferable that the cyanate ester compound is 100% by mass because the decrease in thermal weight is small.

本実施形態のシアン酸エステル化合物は、下記式(1)で表される化合物であることが好ましい。   The cyanate ester compound of this embodiment is preferably a compound represented by the following formula (1).

Figure 2016140081
式(1)中、Ar、R、R、R、k、m、n、x、及びyは、上記と同義である。
Figure 2016140081
In the formula (1), Ar 1 , R 1 , R 2 , R 3 , k, m, n, x, and y are as defined above.

本実施形態のシアン酸エステル化合物は、上記式(1)においてArがナフタレン構造を示す場合、すなわち、下記式(1−1)で表される化合物であることが、エッチング耐性と原料入手性との点で好ましい。Cyanate ester compound of the present embodiment, when Ar 1 in the above formula (1) indicates a naphthalene structure, i.e., it is, etch resistance and material availability are compounds represented by the following formula (1-1) It is preferable at the point.

Figure 2016140081
式(1−1)中、R〜R、k、m、n、及びyは、上記式(1)で説明したものと同義であり、xは、(6−k)の整数を示す。
Figure 2016140081
In formula (1-1), R 1 to R 3 , k, m, n, and y have the same meaning as described in formula (1) above, and x represents an integer of (6-k). .

上記式(1−1)で表される化合物は、下記式(1−2)で表される化合物であることが、原料入手性の点で好ましい。   The compound represented by the above formula (1-1) is preferably a compound represented by the following formula (1-2) from the viewpoint of raw material availability.

Figure 2016140081
上記式(1−2)中、R、m、及びnは、上記式(1)で説明したものと同義である。
Figure 2016140081
In said formula (1-2), R < 1 >, m, and n are synonymous with what was demonstrated by said formula (1).

[リソグラフィー用下層膜形成用組成物]
本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、上述したシアン酸エステル化合物を含むリソグラフィー用下層膜形成用材料と、溶媒と、を含有する。
[Composition for forming underlayer film for lithography]
The composition for forming a lower layer film for lithography of the present embodiment contains the material for forming a lower layer film for lithography containing the above-described cyanate ester compound and a solvent.

[溶媒]
本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物に用いる溶媒としては、シアン酸エステル化合物が少なくとも溶解するものであれば、公知のものを適宜用いることができる。溶媒の具体例としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒;プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のセロソルブ系溶媒;乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、ヒドロキシイソ酪酸メチル等のエステル系溶媒;メタノール、エタノール、イソプロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール等のアルコール系溶媒;トルエン、キシレン、及びアニソール等の芳香族系炭化水素が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらの溶媒は、1種を単独で、或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。
[solvent]
As the solvent used in the composition for forming a lower layer film for lithography of the present embodiment, a known one can be appropriately used as long as it can dissolve at least the cyanate ester compound. Specific examples of the solvent include, for example, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone; cellosolv solvents such as propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monomethyl ether acetate; ethyl lactate, methyl acetate, ethyl acetate, and acetic acid Ester solvents such as butyl, isoamyl acetate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, methyl hydroxyisobutyrate; alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, 1-ethoxy-2-propanol; toluene, xylene, anisole, etc. Although aromatic hydrocarbon is mentioned, it is not specifically limited to these. These solvents can be used alone or in combination of two or more.

上記溶媒の中で、安全性の点から、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ヒドロキシイソ酪酸メチル、及びアニソールが特に好ましい。   Among the above solvents, cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl lactate, methyl hydroxyisobutyrate, and anisole are particularly preferable from the viewpoint of safety.

上記溶媒を含有する場合における溶媒の含有量は、特に限定されないが、溶解性及び製膜上の観点から、シアン酸エステル化合物を含む下層膜形成用材料100質量部に対して、25質量部以上9900質量部以下であることが好ましく、より好ましくは900質量部以上4,900質量部以下である。   The content of the solvent in the case of containing the solvent is not particularly limited, but from the viewpoint of solubility and film formation, 25 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the lower layer film-forming material containing a cyanate ester compound. It is preferably 9900 parts by mass or less, more preferably 900 parts by mass or more and 4,900 parts by mass or less.

本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、シアン酸エステル化合物及び溶媒以外に、必要に応じて、酸発生剤、架橋剤、酸発生剤、その他の成分を含んでいてもよい。以下、これらの任意成分について説明する。   The composition for forming a lower layer film for lithography of the present embodiment may contain an acid generator, a crosslinking agent, an acid generator, and other components as required in addition to the cyanate ester compound and the solvent. Hereinafter, these optional components will be described.

本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、インターミキシングを抑制する等の観点から、必要に応じて架橋剤をさらに含有していてもよい。本実施形態で使用可能な架橋剤の具体例としては、例えば、メラミン化合物、グアナミン化合物、グリコールウリル化合物、ウレア化合物、エポキシ化合物、チオエポキシ化合物、イソシアネート化合物、アジド化合物、アルケニルエーテル基などの2重結合を含む化合物であって、メチロール基、アルコキシメチル基、アシロキシメチル基から選ばれる少なくとも一つの基を置換基(架橋性基)として有するものが挙げられるが、これらに特に限定されない。なお、これらの架橋剤は、1種を単独で、或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。また、これらは添加剤として用いてもよい。なお、上記架橋性基を式(1)で表される化合物にペンダント基として導入してもよい。また、ヒドロキシ基を含む化合物も架橋剤として用いることができる。   The composition for forming a lower layer film for lithography of the present embodiment may further contain a crosslinking agent as necessary from the viewpoint of suppressing intermixing. Specific examples of the crosslinking agent that can be used in this embodiment include double bonds such as melamine compounds, guanamine compounds, glycoluril compounds, urea compounds, epoxy compounds, thioepoxy compounds, isocyanate compounds, azide compounds, alkenyl ether groups, and the like. And a compound having at least one group selected from a methylol group, an alkoxymethyl group, and an acyloxymethyl group as a substituent (crosslinkable group), but is not particularly limited thereto. In addition, these crosslinking agents can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Moreover, you may use these as an additive. The crosslinkable group may be introduced as a pendant group into the compound represented by the formula (1). A compound containing a hydroxy group can also be used as a crosslinking agent.

メラミン化合物の具体例としては、例えば、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンの1〜6個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、ヘキサメトキシエチルメラミン、ヘキサアシロキシメチルメラミン、及びヘキサメチロールメラミンのメチロール基の1〜6個がアシロキシメチル化した化合物又はその混合物が挙げられる。エポキシ化合物の具体例としては、例えば、トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレート、トリメチロールメタントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、及びトリエチロールエタントリグリシジルエーテルが挙げられる。   Specific examples of the melamine compound include, for example, hexamethylol melamine, hexamethoxymethyl melamine, a compound in which 1 to 6 methylol groups of hexamethylol melamine are methoxymethylated, or a mixture thereof, hexamethoxyethyl melamine, hexaacyloxymethyl melamine And compounds in which 1 to 6 methylol groups of hexamethylolmelamine are acyloxymethylated, or a mixture thereof. Specific examples of the epoxy compound include tris (2,3-epoxypropyl) isocyanurate, trimethylolmethane triglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, and triethylolethane triglycidyl ether.

グアナミン化合物の具体例としては、例えば、テトラメチロールグアナミン、テトラメトキシメチルグアナミン、テトラメチロールグアナミンの1〜4個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラメトキシエチルグアナミン、テトラアシロキシグアナミン、及びテトラメチロールグアナミンの1〜4個のメチロール基がアシロキシメチル化した化合物又はその混合物が挙げられる。グリコールウリル化合物の具体例としては、例えば、テトラメチロールグリコールウリル、テトラメトキシグリコールウリル、テトラメトキシメチルグリコールウリル、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1〜4個がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、及びテトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1〜4個がアシロキシメチル化した化合物又はその混合物が挙げられる。ウレア化合物の具体例としては、例えば、テトラメチロールウレア、テトラメトキシメチルウレア、テトラメチロールウレアの1〜4個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、及びテトラメトキシエチルウレアが挙げられる。   Specific examples of the guanamine compound include, for example, tetramethylolguanamine, tetramethoxymethylguanamine, a compound in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylolguanamine are methoxymethylated, or a mixture thereof, tetramethoxyethylguanamine, tetraacyloxyguanamine, And a compound in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylolguanamine are acyloxymethylated, or a mixture thereof. Specific examples of the glycoluril compound include, for example, tetramethylol glycoluril, tetramethoxyglycoluril, tetramethoxymethylglycoluril, a compound in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylolglycoluril are methoxymethylated, or a mixture thereof, and Examples thereof include compounds in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylol glycoluril are acyloxymethylated or a mixture thereof. Specific examples of the urea compound include, for example, tetramethylol urea, tetramethoxymethyl urea, a compound in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylol urea are methoxymethylated, or a mixture thereof, and tetramethoxyethyl urea.

アルケニルエーテル基を含む化合物の具体例としては、例えば、エチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、1,2−プロパンジオールジビニルエーテル、1,4−ブタンジオールジビニルエーテル、テトラメチレングリコールジビニルエーテル、ネオペンチルグリコールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、1,4−シクロヘキサンジオールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ソルビトールテトラビニルエーテル、ソルビトールペンタビニルエーテル、及びトリメチロールプロパントリビニルエーテルが挙げられる。   Specific examples of the compound containing an alkenyl ether group include, for example, ethylene glycol divinyl ether, triethylene glycol divinyl ether, 1,2-propanediol divinyl ether, 1,4-butanediol divinyl ether, tetramethylene glycol divinyl ether, neo Pentyl glycol divinyl ether, trimethylolpropane trivinyl ether, hexanediol divinyl ether, 1,4-cyclohexanediol divinyl ether, pentaerythritol trivinyl ether, pentaerythritol tetravinyl ether, sorbitol tetravinyl ether, sorbitol pentavinyl ether, and trimethylolpropane trivinyl ether Can be mentioned.

本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物において、架橋剤の含有量は、特に限定されないが、シアン酸エステル化合物100質量部に対して、0.0質量部以上50質量部以下であることが好ましく、より好ましくは0.0質量部以上40質量部以下である。上記の好ましい範囲にすることで、レジスト層とのミキシング現象の発生が抑制される傾向にあり、また、反射防止効果が高められ、架橋後の膜形成性が高められる傾向にある。   In the composition for forming a lower layer film for lithography of the present embodiment, the content of the crosslinking agent is not particularly limited, but is 0.0 part by mass or more and 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the cyanate ester compound. Is more preferably 0.0 part by mass or more and 40 parts by mass or less. By setting it as the above preferable range, the occurrence of the mixing phenomenon with the resist layer tends to be suppressed, the antireflection effect is enhanced, and the film forming property after crosslinking tends to be enhanced.

本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、熱による架橋反応をさらに促進させる等の観点から、必要に応じて酸発生剤をさらに含有していてもよい。酸発生剤としては、熱分解によって酸を発生するもの、光照射によって酸を発生するものなどが知られているが、いずれのものも使用することができる。   The composition for forming a lower layer film for lithography of the present embodiment may further contain an acid generator as necessary from the viewpoint of further promoting the crosslinking reaction by heat. As the acid generator, those that generate an acid by thermal decomposition and those that generate an acid by light irradiation are known, and any of them can be used.

酸発生剤としては、例えば、
1)下記一般式(P1a−1)、(P1a−2)、(P1a−3)又は(P1b)で表すオニウム塩、
2)下記一般式(P2)で表すジアゾメタン誘導体、
3)下記一般式(P3)で表すグリオキシム誘導体、
4)下記一般式(P4)で表すビススルホン誘導体、
5)下記一般式(P5)で表すN−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル、
6)β−ケトスルホン酸誘導体、
7)ジスルホン誘導体、
8)ニトロベンジルスルホネート誘導体、
9)スルホン酸エステル誘導体
が挙げられるが、これらに特に限定されない。なお、これらの酸発生剤は、1種を単独で、或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。
As an acid generator, for example,
1) An onium salt represented by the following general formula (P1a-1), (P1a-2), (P1a-3) or (P1b),
2) a diazomethane derivative represented by the following general formula (P2),
3) a glyoxime derivative represented by the following general formula (P3),
4) A bissulfone derivative represented by the following general formula (P4),
5) A sulfonic acid ester of an N-hydroxyimide compound represented by the following general formula (P5),
6) β-ketosulfonic acid derivative,
7) a disulfone derivative,
8) Nitrobenzyl sulfonate derivative,
9) Sulfonate derivatives are mentioned, but not limited thereto. In addition, these acid generators can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

Figure 2016140081
式中、R101a、R101b、及びR101cは、各々独立に炭素数1〜12の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基;炭素数6〜20のアリール基;又は炭素数7〜12のアラルキル基若しくはアリールオキソアルキル基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部がアルコキシ基等によって置換されていてもよい。また、R101bとR101cとは環を形成してもよく、環を形成する場合には、R101b、及びR101cは、各々独立に炭素数1〜6のアルキレン基を示す。K-は、非求核性対向イオンを示す。R101d、R101e、R101f、及びR101gは、各々独立にR101a、R101b、及びR101cに水素原子を加えて示される。R101dとR101eと、及びR101dとR101eとR101fとは環を形成してもよく、環を形成する場合には、R101dとR101eと、及びR101dとR101eとR101fとは炭素数3〜10のアルキレン基を示し、又は、式中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環を示す。
Figure 2016140081
In the formula, each of R 101a , R 101b , and R 101c is independently a linear, branched, or cyclic alkyl group, alkenyl group, oxoalkyl group, or oxoalkenyl group having 1 to 12 carbon atoms; 20 aryl group; or an aralkyl group or aryloxoalkyl group having 7 to 12 carbon atoms, part or all of hydrogen atoms of these groups may be substituted with an alkoxy group or the like. R 101b and R 101c may form a ring. When a ring is formed, R 101b and R 101c each independently represent an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms. K represents a non-nucleophilic counter ion. R 101d , R 101e , R 101f , and R 101g are each independently represented by adding a hydrogen atom to R 101a , R 101b , and R 101c . R 101d and R 101e , and R 101d , R 101e and R 101f may form a ring. In the case of forming a ring, R 101d and R 101e , and R 101d , R 101e and R 101f And represents an alkylene group having 3 to 10 carbon atoms, or a heteroaromatic ring having a nitrogen atom in the formula.

上記のR101a、R101b、R101c、R101d、R101e、R101f、及びR101gが示すものとは、互いに同一であっても異なっていてもよい。具体的なアルキル基としては、以下に限定されないが、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロプロピルメチル基、4−メチルシクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、ノルボルニル基、及びアダマンチル基が挙げられる。アルケニル基としては、以下に限定されないが、例えば、ビニル基、アリル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、及びシクロヘキセニル基が挙げられる。オキソアルキル基としては、以下に限定されないが、例えば、2−オキソシクロペンチル基、2−オキソシクロヘキシル基等や、2−オキソプロピル基、2−シクロペンチル−2−オキソエチル基、2−シクロヘキシル−2−オキソエチル基、及び2−(4−メチルシクロヘキシル)−2−オキソエチル基を挙げることができる。オキソアルケニル基としては、以下に限定されないが、例えば、2−オキソ−4−シクロヘキセニル基、及び2−オキソ−4−プロペニル基が挙げられる。アリール基としては、以下に限定されないが、例えば、フェニル基、ナフチル基等や、p−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニル基、o−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、p−tert−ブトキシフェニル基、m−tert−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基;2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、エチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基;メチルナフチル基、エチルナフチル基等のアルキルナフチル基;メトキシナフチル基、エトキシナフチル基等のアルコキシナフチル基;ジメチルナフチル基、ジエチルナフチル基等のジアルキルナフチル基;ジメトキシナフチル基、及びジエトキシナフチル基等のジアルコキシナフチル基が挙げられる。アラルキル基としては、以下に限定されないが、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基、及びフェネチル基が挙げられる。アリールオキソアルキル基としては、以下に限定されないが、例えば、2−フェニル−2−オキソエチル基、2−(1−ナフチル)−2−オキソエチル基、2−(2−ナフチル)−2−オキソエチル基等の2−アリール−2−オキソエチル基等が挙げられる。Kの非求核性対向イオンとしては、以下に限定されないが、例えば、塩化物イオン、臭化物イオン等のハライドイオン;トリフレート、1,1,1−トリフルオロエタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート等のフルオロアルキルスルホネート;トシレート、ベンゼンスルホネート、4−フルオロベンゼンスルホネート、1,2,3,4,5−ペンタフルオロベンゼンスルホネート等のアリールスルホネート;メシレート、及びブタンスルホネート等のアルキルスルホネートが挙げられる。R 101a , R 101b , R 101c , R 101d , R 101e , R 101f , and R 101g may be the same as or different from each other. Specific alkyl groups include, but are not limited to, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl Group, octyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclopropylmethyl group, 4-methylcyclohexyl group, cyclohexylmethyl group, norbornyl group, and adamantyl group. Examples of the alkenyl group include, but are not limited to, a vinyl group, an allyl group, a propenyl group, a butenyl group, a hexenyl group, and a cyclohexenyl group. Examples of the oxoalkyl group include, but are not limited to, 2-oxocyclopentyl group, 2-oxocyclohexyl group, 2-oxopropyl group, 2-cyclopentyl-2-oxoethyl group, 2-cyclohexyl-2-oxoethyl, and the like. And a 2- (4-methylcyclohexyl) -2-oxoethyl group. Examples of the oxoalkenyl group include, but are not limited to, a 2-oxo-4-cyclohexenyl group and a 2-oxo-4-propenyl group. Examples of the aryl group include, but are not limited to, phenyl group, naphthyl group, p-methoxyphenyl group, m-methoxyphenyl group, o-methoxyphenyl group, ethoxyphenyl group, p-tert-butoxyphenyl group. , Alkoxyphenyl groups such as m-tert-butoxyphenyl group; 2-methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-methylphenyl group, ethylphenyl group, 4-tert-butylphenyl group, 4-butylphenyl group, Alkylphenyl groups such as dimethylphenyl group; alkyl naphthyl groups such as methyl naphthyl group and ethyl naphthyl group; alkoxy naphthyl groups such as methoxy naphthyl group and ethoxy naphthyl group; dialkyl naphthyl groups such as dimethyl naphthyl group and diethyl naphthyl group; Group and diethoxyna It includes dialkoxy naphthyl group such as a methyl group. Examples of the aralkyl group include, but are not limited to, a benzyl group, a phenylethyl group, and a phenethyl group. Examples of the aryloxoalkyl group include, but are not limited to, 2-phenyl-2-oxoethyl group, 2- (1-naphthyl) -2-oxoethyl group, 2- (2-naphthyl) -2-oxoethyl group, and the like. And 2-aryl-2-oxoethyl group. Examples of the non-nucleophilic counter ion of K include, but are not limited to, halide ions such as chloride ion and bromide ion; triflate, 1,1,1-trifluoroethanesulfonate, nonafluorobutanesulfonate, and the like. And aryl sulfonates such as tosylate, benzene sulfonate, 4-fluorobenzene sulfonate, 1,2,3,4,5-pentafluorobenzene sulfonate; alkyl sulfonates such as mesylate and butane sulfonate.

また、R101d、R101e、R101f、及びR101gが、式中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環を示す場合、その複素芳香族環としては、例えば、イミダゾール誘導体(例えばイミダゾール、4−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フェニルイミダゾール等)、ピラゾール誘導体、フラザン誘導体、ピロリン誘導体(例えばピロリン、2−メチル−1−ピロリン等)、ピロリジン誘導体(例えばピロリジン、N−メチルピロリジン、ピロリジノン、N−メチルピロリドン等)、イミダゾリン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ピリジン誘導体(例えばピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピリジン、4−(1−ブチルペンチル)ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、3−メチル−2−フェニルピリジン、4−tert−ブチルピリジン、ジフェニルピリジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシピリジン、ジメトキシピリジン、1−メチル−2−ピリドン、4−ピロリジノピリジン、1−メチル−4−フェニルピリジン、2−(1−エチルプロピル)ピリジン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等)、ピリダジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジン誘導体、ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、インドール誘導体、イソインドール誘導体、1H−インダゾール誘導体、インドリン誘導体、キノリン誘導体(例えばキノリン、3−キノリンカルボニトリル等)、イソキノリン誘導体、シンノリン誘導体、キナゾリン誘導体、キノキサリン誘導体、フタラジン誘導体、プリン誘導体、プテリジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントリジン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、1,10−フェナントロリン誘導体、アデニン誘導体、アデノシン誘導体、グアニン誘導体、グアノシン誘導体、ウラシル誘導体、及びウリジン誘導体が例示される。When R 101d , R 101e , R 101f , and R 101g represent a heteroaromatic ring having a nitrogen atom in the formula, examples of the heteroaromatic ring include imidazole derivatives (for example, imidazole derivatives). 4-methylimidazole, 4-methyl-2-phenylimidazole, etc.), pyrazole derivatives, furazane derivatives, pyrroline derivatives (eg pyrroline, 2-methyl-1-pyrroline etc.), pyrrolidine derivatives (eg pyrrolidine, N-methylpyrrolidine, Pyrrolidinone, N-methylpyrrolidone, etc.), imidazoline derivatives, imidazolidine derivatives, pyridine derivatives (eg pyridine, methylpyridine, ethylpyridine, propylpyridine, butylpyridine, 4- (1-butylpentyl) pyridine, dimethylpyridine, trimethylpyridine, Triethylpyridine, Phenylpyridine, 3-methyl-2-phenylpyridine, 4-tert-butylpyridine, diphenylpyridine, benzylpyridine, methoxypyridine, butoxypyridine, dimethoxypyridine, 1-methyl-2-pyridone, 4-pyrrolidinopyridine, 1-methyl -4-phenylpyridine, 2- (1-ethylpropyl) pyridine, aminopyridine, dimethylaminopyridine, etc.), pyridazine derivatives, pyrimidine derivatives, pyrazine derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolidine derivatives, piperidine derivatives, piperazine derivatives, morpholine derivatives, indoles Derivatives, isoindole derivatives, 1H-indazole derivatives, indoline derivatives, quinoline derivatives (eg quinoline, 3-quinolinecarbonitrile, etc.), isoquinoline derivatives, cinnoline derivatives Quinazoline derivative, quinoxaline derivative, phthalazine derivative, purine derivative, pteridine derivative, carbazole derivative, phenanthridine derivative, acridine derivative, phenazine derivative, 1,10-phenanthroline derivative, adenine derivative, adenosine derivative, guanine derivative, guanosine derivative, uracil Derivatives and uridine derivatives are exemplified.

上記式(P1a−1)と式(P1a−2)とが表すオニウム塩は、光酸発生剤及び熱酸発生剤としての機能を有する。上記式(P1a−3)が表すオニウム塩は、熱酸発生剤としての機能を有する。   The onium salt represented by the above formula (P1a-1) and formula (P1a-2) has a function as a photoacid generator and a thermal acid generator. The onium salt represented by the above formula (P1a-3) has a function as a thermal acid generator.

Figure 2016140081
式(P1b)中、R102a、及びR102bは、各々独立に炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。R103は、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を示す。R104a、及びR104bは、各々独立に炭素数3〜7の2−オキソアルキル基を示す。K-は非求核性対向イオンを示す。
Figure 2016140081
In the formula (P1b), R 102a and R 102b each independently represent a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. R 103 represents a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 10 carbon atoms. R 104a and R 104b each independently represent a 3-oxoalkyl group having 3 to 7 carbon atoms. K represents a non-nucleophilic counter ion.

上記R102a、及びR102bが示す具体例としては、以下に限定されないが、各々独立に、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロプロピルメチル基、4−メチルシクロヘキシル基、及びシクロヘキシルメチル基が挙げられる。R103の具体例としては、以下に限定されないが、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、へキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、1,4−シクロへキシレン基、1,2−シクロへキシレン基、1,3−シクロペンチレン基、1,4−シクロオクチレン基、及び1,4−シクロヘキサンジメチレン基が挙げられる。R104a、及びR104bが示す具体例としては、以下に限定されないが、各々独立に、2−オキソプロピル基、2−オキソシクロペンチル基、2−オキソシクロヘキシル基、及び2−オキソシクロヘプチル基が挙げられる。K-は、式(P1a−1)、(P1a−2)及び(P1a−3)で説明したものと同様のものが挙げられる。Specific examples of R 102a and R 102b are not limited to the following, but are each independently a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, or a tert-butyl group. Pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclopropylmethyl group, 4-methylcyclohexyl group, and cyclohexylmethyl group. Specific examples of R 103 include, but are not limited to, methylene group, ethylene group, propylene group, butylene group, pentylene group, hexylene group, heptylene group, octylene group, nonylene group, 1,4-cyclohexylene. Group, 1,2-cyclohexylene group, 1,3-cyclopentylene group, 1,4-cyclooctylene group, and 1,4-cyclohexanedimethylene group. Specific examples of R 104a and R 104b include, but are not limited to, a 2-oxopropyl group, a 2-oxocyclopentyl group, a 2-oxocyclohexyl group, and a 2-oxocycloheptyl group. It is done. Examples of K are the same as those described in the formulas (P1a-1), (P1a-2), and (P1a-3).

Figure 2016140081
式(P2)中、R105、R106はそれぞれ独立して炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数6〜20のアリール基又はハロゲン化アリール基、又は炭素数7〜12のアラルキル基を示す。
Figure 2016140081
In formula (P2), R 105 and R 106 are each independently a linear, branched or cyclic alkyl group or halogenated alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms or a halogenated group. An aryl group or an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms is shown.

105、及びR106が示すアルキル基としては、以下に限定されないが、例えば、各々毒t率に、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、アミル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、ノルボルニル基、及びアダマンチル基が挙げられる。ハロゲン化アルキル基としては、以下に限定されないが、例えば、トリフルオロメチル基、1,1,1−トリフルオロエチル基、1,1,1−トリクロロエチル基、及びノナフルオロブチル基が挙げられる。アリール基としては、以下に限定されないが、例えば、フェニル基、p−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニル基、o−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、p−tert−ブトキシフェニル基、m−tert−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基;2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、エチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ブチルフェニル基、及びジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基が挙げられる。ハロゲン化アリール基としては、以下に限定されないが、例えば、フルオロフェニル基、クロロフェニル基、及び1,2,3,4,5−ペンタフルオロフェニル基が挙げられる。アラルキル基としては、以下に限定されないが、例えば、ベンジル基、及びフェネチル基が挙げられる。Examples of the alkyl group represented by R 105 and R 106 include, but are not limited to, for example, a poison t ratio, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert -A butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, an amyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a norbornyl group, and an adamantyl group. Examples of the halogenated alkyl group include, but are not limited to, a trifluoromethyl group, a 1,1,1-trifluoroethyl group, a 1,1,1-trichloroethyl group, and a nonafluorobutyl group. Examples of the aryl group include, but are not limited to, phenyl group, p-methoxyphenyl group, m-methoxyphenyl group, o-methoxyphenyl group, ethoxyphenyl group, p-tert-butoxyphenyl group, m-tert- Alkoxyphenyl groups such as butoxyphenyl group; 2-methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-methylphenyl group, ethylphenyl group, 4-tert-butylphenyl group, 4-butylphenyl group, and dimethylphenyl group Of these alkylphenyl groups. Examples of the halogenated aryl group include, but are not limited to, a fluorophenyl group, a chlorophenyl group, and a 1,2,3,4,5-pentafluorophenyl group. Examples of the aralkyl group include, but are not limited to, a benzyl group and a phenethyl group.

Figure 2016140081
式(P3)中、R107、R108、及びR109は、各々独立に炭素数1〜12の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル基;炭素数6〜20のアリール基若しくはハロゲン化アリール基;又は炭素数7〜12のアラルキル基を示す。R108、及びR109は互いに結合して環状構造を形成してもよく、環状構造を形成する場合、R108、及びR109は、各々独立に炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。
Figure 2016140081
In formula (P3), R 107 , R 108 and R 109 each independently represent a linear, branched or cyclic alkyl group or halogenated alkyl group having 1 to 12 carbon atoms; aryl having 6 to 20 carbon atoms Group or a halogenated aryl group; or an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms. R 108 and R 109 may be bonded to each other to form a cyclic structure. In the case of forming a cyclic structure, R 108 and R 109 are each independently a linear or branched group having 1 to 6 carbon atoms. Represents an alkylene group.

107、R108、R109のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基、ハロゲン化アリール基、アラルキル基としては、R105、R106で説明したものと同様の基が挙げられる。なお、R108、R109のアルキレン基としては、以下に限定されないが、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基等が挙げられる。Examples of the alkyl group, halogenated alkyl group, aryl group, halogenated aryl group, and aralkyl group of R 107 , R 108 , and R 109 include the same groups as those described for R 105 and R 106 . The alkylene group for R 108 and R 109 is not limited to the following, and examples thereof include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, and a hexylene group.

Figure 2016140081
式(P4)中、R101a、R101bは、上述したものと同様である。
Figure 2016140081
In formula (P4), R 101a and R 101b are the same as those described above.

Figure 2016140081
式(P5)中、R110は、炭素数6〜10のアリーレン基、炭素数1〜6のアルキレン基又は炭素数2〜6のアルケニレン基を示す。これらの基の水素原子の一部又は全部は、さらに炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基又はアルコキシ基、ニトロ基、アセチル基、又はフェニル基で置換されていてもよい。R111は、炭素数1〜8の直鎖状、分岐状若しくは置換のアルキル基、アルケニル基又はアルコキシアルキル基、フェニル基、又はナフチル基を示す。これらの基の水素原子の一部又は全部は、さらに炭素数1〜4のアルキル基又はアルコキシ基、ニトロ基、アセチル基、又はフェニル基で置換されていてもよい。R111は、炭素数1〜8の直鎖状、分岐状若しくは置換のアルキル基、アルケニル基又はアルコキシアルキル基、フェニル基、又はナフチル基を示す。これらの基の水素原子の一部又は全部は、さらに炭素数1〜4のアルキル基又はアルコキシ基;炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基又はアセチル基で置換されていてもよいフェニル基;炭素数3〜5のヘテロ芳香族基;又は塩素原子、フッ素原子で置換されていてもよい。
Figure 2016140081
In formula (P5), R 110 represents an arylene group having 6 to 10 carbon atoms, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkenylene group having 2 to 6 carbon atoms. Some or all of the hydrogen atoms of these groups may be further substituted with a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group, a nitro group, an acetyl group, or a phenyl group. R 111 represents a linear, branched or substituted alkyl group, alkenyl group, alkoxyalkyl group, phenyl group, or naphthyl group having 1 to 8 carbon atoms. Some or all of the hydrogen atoms in these groups may be further substituted with an alkyl group or alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a nitro group, an acetyl group, or a phenyl group. R 111 represents a linear, branched or substituted alkyl group, alkenyl group, alkoxyalkyl group, phenyl group, or naphthyl group having 1 to 8 carbon atoms. Some or all of the hydrogen atoms in these groups may be further substituted with an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an alkoxy group; an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group, a nitro group, or an acetyl group. A phenyl group; a heteroaromatic group having 3 to 5 carbon atoms; or a chlorine atom or a fluorine atom.

ここで、R110のアリーレン基としては、以下に限定されないが、例えば、1,2−フェニレン基、及び1,8−ナフチレン基が挙げられる。アルキレン基としては、以下に限定されないが、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、フェニルエチレン基、及びノルボルナン−2,3−ジイル基が挙げられる。アルケニレン基としては、以下に限定されないが、例えば、1,2−ビニレン基、1−フェニル−1,2−ビニレン基、及び5−ノルボルネン−2,3−ジイル基が挙げられる。R111のアルキル基としては、例えば、R101a〜R101cと同様のものが挙げられる。アルケニル基としては、以下に限定されないが、例えば、ビニル基、1−プロペニル基、アリル基、1−ブテニル基、3−ブテニル基、イソプレニル基、1−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4−ペンテニル基、ジメチルアリル基、1−ヘキセニル基、3−ヘキセニル基、5−ヘキセニル基、1−ヘプテニル基、3−ヘプテニル基、6−ヘプテニル基、及び7−オクテニル基が挙げられる。アルコキシアルキル基としては、以下に限定されないが、例えば、メトキシメチル基、エトキシメチル基、プロポキシメチル基、ブトキシメチル基、ペンチロキシメチル基、ヘキシロキシメチル基、ヘプチロキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、プロポキシエチル基、ブトキシエチル基、ペンチロキシエチル基、ヘキシロキシエチル基、メトキシプロピル基、エトキシプロピル基、プロポキシプロピル基、ブトキシプロピル基、メトキシブチル基、エトキシブチル基、プロポキシブチル基、メトキシペンチル基、エトキシペンチル基、メトキシヘキシル基、及びメトキシヘプチル基が挙げられる。Here, the arylene group of R 110 is not limited to the following, and examples thereof include a 1,2-phenylene group and a 1,8-naphthylene group. Examples of the alkylene group include, but are not limited to, a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, a tetramethylene group, a phenylethylene group, and a norbornane-2,3-diyl group. Examples of the alkenylene group include, but are not limited to, a 1,2-vinylene group, a 1-phenyl-1,2-vinylene group, and a 5-norbornene-2,3-diyl group. Examples of the alkyl group for R 111 include the same groups as those described for R 101a to R 101c . Examples of the alkenyl group include, but are not limited to, vinyl group, 1-propenyl group, allyl group, 1-butenyl group, 3-butenyl group, isoprenyl group, 1-pentenyl group, 3-pentenyl group, 4-pentenyl group. Group, dimethylallyl group, 1-hexenyl group, 3-hexenyl group, 5-hexenyl group, 1-heptenyl group, 3-heptenyl group, 6-heptenyl group, and 7-octenyl group. Examples of the alkoxyalkyl group include, but are not limited to, for example, methoxymethyl group, ethoxymethyl group, propoxymethyl group, butoxymethyl group, pentyloxymethyl group, hexyloxymethyl group, heptyloxymethyl group, methoxyethyl group, Ethoxyethyl group, propoxyethyl group, butoxyethyl group, pentyloxyethyl group, hexyloxyethyl group, methoxypropyl group, ethoxypropyl group, propoxypropyl group, butoxypropyl group, methoxybutyl group, ethoxybutyl group, propoxybutyl group, Examples thereof include a methoxypentyl group, an ethoxypentyl group, a methoxyhexyl group, and a methoxyheptyl group.

なお、さらに置換されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基としては、以下に限定されないが、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、及びtert−ブチル基が挙げられる。炭素数1〜4のアルコキシ基としては、以下に限定されないが、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、及びtert−ブトキシ基が挙げられる。炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基又はアセチル基で置換されていてもよいフェニル基としては、以下に限定されないが、例えば、フェニル基、トリル基、p−tert−ブトキシフェニル基、p−アセチルフェニル基、及びp−ニトロフェニル基が挙げられる。炭素数3〜5のヘテロ芳香族基としては、以下に限定されないが、例えば、ピリジル基、及びフリル基が挙げられる。   The optionally substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is not limited to the following, but examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a tert group. -A butyl group is mentioned. Examples of the alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms include, but are not limited to, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, an isobutoxy group, and a tert-butoxy group. Examples of the phenyl group which may be substituted with an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group, a nitro group, or an acetyl group include, but are not limited to, a phenyl group, a tolyl group, and a p-tert-butoxyphenyl group. , P-acetylphenyl group, and p-nitrophenyl group. Although not limited to the following as a C3-C5 heteroaromatic group, For example, a pyridyl group and a furyl group are mentioned.

酸発生剤の具体例としては、以下に限定されないが、例えば、トリフルオロメタンスルホン酸テトラメチルアンモニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸テトラメチルアンモニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸トリエチルアンモニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸ピリジニウム、カンファースルホン酸トリエチルアンモニウム、カンファースルホン酸ピリジニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸テトラn−ブチルアンモニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸テトラフェニルアンモニウム、p−トルエンスルホン酸テトラメチルアンモニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、p−トルエンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリメチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリナフチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(2−ノルボニル)メチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、エチレンビス[メチル(2−オキソシクロペンチル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホナート]、1,2'−ナフチルカルボニルメチルテトラヒドロチオフェニウムトリフレート等のオニウム塩;ビス(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(キシレンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロペンチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−アミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソアミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−アミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−アミルスルホニル)ジアゾメタン、1−シクロヘキシルスルホニル−1−(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、1−シクロヘキシルスルホニル−1−(tert−アミルスルホニル)ジアゾメタン、1−tert−アミルスルホニル−1−(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン等のジアゾメタン誘導体;ビス−(p−トルエンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−(p−トルエスルホニル)−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−(p−トルエンスルホニル)−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−(p−トルエンスルホニル)−2,3−ペンタンジオングリオキシム、ビス−(p−トルエンスルホニル)−2−メチル−3,4−ペンタンジオングリオキシム、ビス−(n−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−(n−ブタンスルホニル)−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−(n−ブタンスルホニル)−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−(n−ブタンスルホニル)−2,3−ペンタンジオングリオキシム、ビス−(n−ブタンスルホニル)−2−メチル−3,4−ペンタンジオングリオキシム、ビス−(メタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−(トリフルオロメタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−(1,1,1−トリフルオロエタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−(tert−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−(パーフルオロオクタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−(シクロヘキサンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−(ベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−(p−フルオロベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−(p−tert−ブチルベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−(キシレンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−(カンファースルホニル)−α−ジメチルグリオキシム等のグリオキシム誘導体;ビスナフチルスルホニルメタン、ビストリフルオロメチルスルホニルメタン、ビスメチルスルホニルメタン、ビスエチルスルホニルメタン、ビスプロピルスルホニルメタン、ビスイソプロピルスルホニルメタン、ビス−p−トルエンスルホニルメタン、ビスベンゼンスルホニルメタン等のビススルホン誘導体;2−シクロヘキシルカルボニル−2−(p−トルエンスルホニル)プロパン、2−イソプロピルカルボニル−2−(p−トルエンスルホニル)プロパン等のβ−ケトスルホン誘導体;ジフェニルジスルホン誘導体、ジシクロヘキシルジスルホン誘導体等のジスルホン誘導体、p−トルエンスルホン酸2,6−ジニトロベンジル、p−トルエンスルホン酸2,4−ジニトロベンジル等のニトロベンジルスルホネート誘導体;1,2,3−トリス(メタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(p−トルエンスルホニルオキシ)ベンゼン等のスルホン酸エステル誘導体;N−ヒドロキシスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドエタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ペンタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−オクタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドp−トルエンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドp−メトキシベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−クロロエタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド−2,4,6−トリメチルベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ナフタレンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−ナフタレンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−2−フェニルスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシマレイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシマレイミドエタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−2−フェニルマレイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシグルタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシグルタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドp−トルエンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、及びN−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドp−トルエンスルホン酸エステル等のN−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル誘導体が挙げられる。   Specific examples of the acid generator include, but are not limited to, for example, tetramethylammonium trifluoromethanesulfonate, tetramethylammonium nonafluorobutanesulfonate, triethylammonium nonafluorobutanesulfonate, pyridinium nonafluorobutanesulfonate, camphor Triethylammonium sulfonate, pyridinium camphorsulfonate, tetra-n-butylammonium nonafluorobutanesulfonate, tetraphenylammonium nonafluorobutanesulfonate, tetramethylammonium p-toluenesulfonate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, trifluoromethanesulfonic acid (P-tert-butoxyphenyl) phenyliodonium, p-toluenesulfonic acid diphenyl P-toluenesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) phenyliodonium, trifluoromethanesulfonic acid triphenylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid bis (p-tert -Butoxyphenyl) phenylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium, p-toluenesulfonic acid triphenylsulfonium, p-toluenesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, p-toluene Bis (p-tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium sulfonate, tris (p-tert-butoxyv) p-toluenesulfonate Nyl) sulfonium, triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate, triphenylsulfonium butanesulfonate, trimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, trimethylsulfonium p-toluenesulfonate, cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, p -Toluenesulfonate cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium, trifluoromethanesulfonate dimethylphenylsulfonium, p-toluenesulfonate dimethylphenylsulfonium, trifluoromethanesulfonate dicyclohexylphenylsulfonium, p-toluenesulfonate dicyclohexylphenylsulfonium, trifluoromethane Trinaphthyl sulfonate Rufonium, cyclohexylmethyl trifluoromethanesulfonate (2-oxocyclohexyl) sulfonium, trifluoromethanesulfonate (2-norbornyl) methyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium, ethylenebis [methyl (2-oxocyclopentyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate] Onium salts such as 1,2′-naphthylcarbonylmethyltetrahydrothiophenium triflate; bis (benzenesulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (xylenesulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, Bis (cyclopentylsulfonyl) diazomethane, bis (n-butylsulfonyl) diazomethane, bis (isobutylsulfonyl) dia Zomethane, bis (sec-butylsulfonyl) diazomethane, bis (n-propylsulfonyl) diazomethane, bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (tert-butylsulfonyl) diazomethane, bis (n-amylsulfonyl) diazomethane, bis (isoamylsulfonyl) Diazomethane, bis (sec-amylsulfonyl) diazomethane, bis (tert-amylsulfonyl) diazomethane, 1-cyclohexylsulfonyl-1- (tert-butylsulfonyl) diazomethane, 1-cyclohexylsulfonyl-1- (tert-amylsulfonyl) diazomethane, Diazomethane derivatives such as 1-tert-amylsulfonyl-1- (tert-butylsulfonyl) diazomethane; bis- (p-toluenesulfonyl) -α- Methylglyoxime, bis- (p-toluenesulfonyl) -α-diphenylglyoxime, bis- (p-toluenesulfonyl) -α-dicyclohexylglyoxime, bis- (p-toluenesulfonyl) -2,3-pentanedione Oxime, bis- (p-toluenesulfonyl) -2-methyl-3,4-pentanedione glyoxime, bis- (n-butanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis- (n-butanesulfonyl) -α- Diphenylglyoxime, bis- (n-butanesulfonyl) -α-dicyclohexylglyoxime, bis- (n-butanesulfonyl) -2,3-pentanedione glyoxime, bis- (n-butanesulfonyl) -2-methyl- 3,4-pentanedione glyoxime, bis- (methanesulfonyl) -α-dimethyl Luglyoxime, bis- (trifluoromethanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis- (1,1,1-trifluoroethanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis- (tert-butanesulfonyl) -α-dimethyl Glyoxime, bis- (perfluorooctanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis- (cyclohexanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis- (benzenesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis- (p-fluoro) Benzenesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis- (p-tert-butylbenzenesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis- (xylenesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis- (camphorsulfonyl) -α- Dimethylglyoxime, etc. Oxime derivatives; bissulfone derivatives such as bisnaphthylsulfonylmethane, bistrifluoromethylsulfonylmethane, bismethylsulfonylmethane, bisethylsulfonylmethane, bispropylsulfonylmethane, bisisopropylsulfonylmethane, bis-p-toluenesulfonylmethane, bisbenzenesulfonylmethane Β-ketosulfone derivatives such as 2-cyclohexylcarbonyl-2- (p-toluenesulfonyl) propane and 2-isopropylcarbonyl-2- (p-toluenesulfonyl) propane; disulfone derivatives such as diphenyldisulfone derivatives and dicyclohexyldisulfone derivatives, p -Induction of nitrobenzyl sulfonates such as 2,6-dinitrobenzyl toluene sulfonate and 2,4-dinitrobenzyl p-toluene sulfonate Sulfonic acid such as 1,2,3-tris (methanesulfonyloxy) benzene, 1,2,3-tris (trifluoromethanesulfonyloxy) benzene, 1,2,3-tris (p-toluenesulfonyloxy) benzene Ester derivatives; N-hydroxysuccinimide methanesulfonate, N-hydroxysuccinimide trifluoromethanesulfonate, N-hydroxysuccinimide ethanesulfonate, N-hydroxysuccinimide 1-propanesulfonate, N-hydroxysuccinimide 2-propanesulfone Acid ester, N-hydroxysuccinimide 1-pentanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide 1-octanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide p-tolue Sulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide p-methoxybenzenesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide 2-chloroethanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide benzenesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide-2,4,6-trimethylbenzenesulfone Acid ester, N-hydroxysuccinimide 1-naphthalenesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide 2-naphthalenesulfonic acid ester, N-hydroxy-2-phenylsuccinimide methanesulfonic acid ester, N-hydroxymaleimide methanesulfonic acid ester, N-hydroxy Maleimide ethane sulfonate, N-hydroxy-2-phenylmaleimide methanesulfonate, N-hydroxyglutar Imidomethanesulfonic acid ester, N-hydroxyglutarimide benzenesulfonic acid ester, N-hydroxyphthalimide methanesulfonic acid ester, N-hydroxyphthalimide benzenesulfonic acid ester, N-hydroxyphthalimide trifluoromethanesulfonic acid ester, N-hydroxyphthalimide p- Toluenesulfonic acid ester, N-hydroxynaphthalimide methanesulfonic acid ester, N-hydroxynaphthalimide benzenesulfonic acid ester, N-hydroxy-5-norbornene-2,3-dicarboximide methanesulfonic acid ester, N-hydroxy-5 -Norbornene-2,3-dicarboximide trifluoromethanesulfonic acid ester and N-hydroxy-5-norbornene-2,3-dicarboxyl Sulfonic acid ester derivatives of N- hydroxy imide compounds such as imide p- toluenesulfonic acid esters.

これらのなかでも、特に、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリナフチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(2−ノルボニル)メチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、1,2'−ナフチルカルボニルメチルテトラヒドロチオフェニウムトリフレート等のオニウム塩;ビス(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン等のジアゾメタン誘導体;ビス−(p−トルエンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−(n−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム等のグリオキシム誘導体、ビスナフチルスルホニルメタン等のビススルホン誘導体;N−ヒドロキシスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ペンタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドp−トルエンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホン酸エステル、及びN−ヒドロキシナフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル等のN−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル誘導体が好ましく用いられる。   Among these, in particular, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, trifluoromethanesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium, p-toluenesulfonic acid Triphenylsulfonium, p-toluenesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, p-toluenesulfonic acid tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium, trifluoromethanesulfonic acid trinaphthylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium, trifluoromethanesulfonic acid (2-norbornyl) methyl (2-oxocyclohexyl) Sil) sulfonium, onium salts such as 1,2'-naphthylcarbonylmethyltetrahydrothiophenium triflate; bis (benzenesulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (n- Diazomethane derivatives such as butylsulfonyl) diazomethane, bis (isobutylsulfonyl) diazomethane, bis (sec-butylsulfonyl) diazomethane, bis (n-propylsulfonyl) diazomethane, bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (tert-butylsulfonyl) diazomethane; Glyoxime derivatives such as bis- (p-toluenesulfonyl) -α-dimethylglyoxime and bis- (n-butanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime; Bissulfone derivatives such as naphthylsulfonylmethane; N-hydroxysuccinimide methanesulfonate, N-hydroxysuccinimide trifluoromethanesulfonate, N-hydroxysuccinimide 1-propanesulfonate, N-hydroxysuccinimide 2-propanesulfonate, N-hydroxysuccinimide 1-pentanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide p-toluenesulfonic acid ester, N-hydroxynaphthalimide methanesulfonic acid ester, and N-hydroxynaphthalimide benzenesulfonic acid ester, etc. A sulfonic acid ester derivative is preferably used.

本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物において、酸発生剤の含有量は、特に限定されないが、シアン酸エステル化合物100質量部に対して、0.0質量部以上50質量部以下であることが好ましく、より好ましくは0.0質量部以上40質量部以下である。上記の好ましい範囲にすることで、架橋反応が高められる傾向にあり、また、レジスト層とのミキシング現象の発生が抑制される傾向にある。   In the composition for forming a lower layer film for lithography of the present embodiment, the content of the acid generator is not particularly limited, but is 0.0 parts by mass or more and 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the cyanate ester compound. Preferably, it is 0.0 mass part or more and 40 mass parts or less. By setting it as the above preferable range, the crosslinking reaction tends to be enhanced, and the occurrence of the mixing phenomenon with the resist layer tends to be suppressed.

本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、保存安定性を向上させる等の観点から、塩基性化合物をさらに含有していてもよい。   The composition for forming a lower layer film for lithography of the present embodiment may further contain a basic compound from the viewpoint of improving storage stability.

塩基性化合物は、酸発生剤より微量に発生した酸が架橋反応を進行させるのを防ぐための、酸に対するクエンチャーの役割を果たす。このような塩基性化合物としては、例えば、第一級、第二級又は第三級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシ基を有する含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、水酸基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、アミド誘導体、及びイミド誘導体が挙げられるが、これらに特に限定されない。   The basic compound serves as a quencher for the acid to prevent the acid generated in a trace amount from the acid generator from causing the crosslinking reaction to proceed. Examples of such basic compounds include primary, secondary or tertiary aliphatic amines, hybrid amines, aromatic amines, heterocyclic amines, nitrogen-containing compounds having a carboxy group, A nitrogen-containing compound having a sulfonyl group, a nitrogen-containing compound having a hydroxyl group, a nitrogen-containing compound having a hydroxyphenyl group, an alcoholic nitrogen-containing compound, an amide derivative, and an imide derivative are exemplified, but not limited thereto.

第一級の脂肪族アミン類の具体例としては、以下に限定されないが、例えば、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミン、イソブチルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、ペンチルアミン、tert−アミルアミン、シクロペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、セチルアミン、メチレンジアミン、エチレンジアミン、及びテトラエチレンペンタミンが挙げられる。第二級の脂肪族アミン類の具体例としては、以下に限定されないが、例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−n−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−sec−ブチルアミン、ジペンチルアミン、ジシクロペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン、ジドデシルアミン、ジセチルアミン、N,N−ジメチルメチレンジアミン、N,N−ジメチルエチレンジアミン、及びN,N−ジメチルテトラエチレンペンタミンが挙げられる。第三級の脂肪族アミン類の具体例としては、以下に限定されないが、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリ−sec−ブチルアミン、トリペンチルアミン、トリシクロペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、トリドデシルアミン、トリセチルアミン、N,N,N',N'−テトラメチルメチレンジアミン、N,N,N',N'−テトラメチルエチレンジアミン、及びN,N,N',N'−テトラメチルテトラエチレンペンタミンが挙げられる。   Specific examples of the primary aliphatic amines include, but are not limited to, ammonia, methylamine, ethylamine, n-propylamine, isopropylamine, n-butylamine, isobutylamine, sec-butylamine, tert- Examples include butylamine, pentylamine, tert-amylamine, cyclopentylamine, hexylamine, cyclohexylamine, heptylamine, octylamine, nonylamine, decylamine, dodecylamine, cetylamine, methylenediamine, ethylenediamine, and tetraethylenepentamine. Specific examples of secondary aliphatic amines include, but are not limited to, dimethylamine, diethylamine, di-n-propylamine, diisopropylamine, di-n-butylamine, diisobutylamine, di-sec- Butylamine, dipentylamine, dicyclopentylamine, dihexylamine, dicyclohexylamine, diheptylamine, dioctylamine, dinonylamine, didecylamine, didodecylamine, dicetylamine, N, N-dimethylmethylenediamine, N, N-dimethylethylenediamine, and N, N-dimethyltetraethylenepentamine is mentioned. Specific examples of tertiary aliphatic amines include, but are not limited to, for example, trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, triisopropylamine, tri-n-butylamine, triisobutylamine, tri-sec. -Butylamine, tripentylamine, tricyclopentylamine, trihexylamine, tricyclohexylamine, triheptylamine, trioctylamine, trinonylamine, tridecylamine, tridodecylamine, tricetylamine, N, N, N ', Examples include N′-tetramethylmethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, and N, N, N ′, N′-tetramethyltetraethylenepentamine.

また、混成アミン類の具体例としては、以下に限定されないが、例えば、ジメチルエチルアミン、メチルエチルプロピルアミン、ベンジルアミン、フェネチルアミン、及びベンジルジメチルアミンが挙げられる。芳香族アミン類及び複素環アミン類の具体例としては、以下に限定されないが、例えば、アニリン誘導体(例えばアニリン、N−メチルアニリン、N−エチルアニリン、N−プロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、2−メチルアニリン、3−メチルアニリン、4−メチルアニリン、エチルアニリン、プロピルアニリン、トリメチルアニリン、2−ニトロアニリン、3−ニトロアニリン、4−ニトロアニリン、2,4−ジニトロアニリン、2,6−ジニトロアニリン、3,5−ジニトロアニリン、N,N−ジメチルトルイジン等)、ジフェニル(p−トリル)アミン、メチルジフェニルアミン、トリフェニルアミン、フェニレンジアミン、ナフチルアミン、ジアミノナフタレン、ピロール誘導体(例えばピロール、2H−ピロール、1−メチルピロール、2,4−ジメチルピロール、2,5−ジメチルピロール、N−メチルピロール等)、オキサゾール誘導体(例えばオキサゾール、イソオキサゾール等)、チアゾール誘導体(例えばチアゾール、イソチアゾール等)、イミダゾール誘導体(例えばイミダゾール、4−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フェニルイミダゾール等)、ピラゾール誘導体、フラザン誘導体、ピロリン誘導体(例えばピロリン、2−メチル−1−ピロリン等)、ピロリジン誘導体(例えばピロリジン、N−メチルピロリジン、ピロリジノン、N−メチルピロリドン等)、イミダゾリン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ピリジン誘導体(例えばピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピリジン、4−(1−ブチルペンチル)ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、3−メチル−2−フェニルピリジン、4−tert−ブチルピリジン、ジフェニルピリジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシピリジン、ジメトキシピリジン、1−メチル−2−ピリドン、4−ピロリジノピリジン、1−メチル−4−フェニルピリジン、2−(1−エチルプロピル)ピリジン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等)、ピリダジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジン誘導体、ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、インドール誘導体、イソインドール誘導体、1H−インダゾール誘導体、インドリン誘導体、キノリン誘導体(例えばキノリン、3−キノリンカルボニトリル等)、イソキノリン誘導体、シンノリン誘導体、キナゾリン誘導体、キノキサリン誘導体、フタラジン誘導体、プリン誘導体、プテリジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントリジン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、1,10−フェナントロリン誘導体、アデニン誘導体、アデノシン誘導体、グアニン誘導体、グアノシン誘導体、ウラシル誘導体、及びウリジン誘導体が挙げられる。   Specific examples of hybrid amines include, but are not limited to, dimethylethylamine, methylethylpropylamine, benzylamine, phenethylamine, and benzyldimethylamine. Specific examples of aromatic amines and heterocyclic amines include, but are not limited to, for example, aniline derivatives (for example, aniline, N-methylaniline, N-ethylaniline, N-propylaniline, N, N-dimethylaniline). 2-methylaniline, 3-methylaniline, 4-methylaniline, ethylaniline, propylaniline, trimethylaniline, 2-nitroaniline, 3-nitroaniline, 4-nitroaniline, 2,4-dinitroaniline, 2,6 -Dinitroaniline, 3,5-dinitroaniline, N, N-dimethyltoluidine, etc.), diphenyl (p-tolyl) amine, methyldiphenylamine, triphenylamine, phenylenediamine, naphthylamine, diaminonaphthalene, pyrrole derivatives (eg pyrrole, 2H -Pyrrole, 1 Methylpyrrole, 2,4-dimethylpyrrole, 2,5-dimethylpyrrole, N-methylpyrrole, etc.), oxazole derivatives (eg oxazole, isoxazole etc.), thiazole derivatives (eg thiazole, isothiazole etc.), imidazole derivatives (eg Imidazole, 4-methylimidazole, 4-methyl-2-phenylimidazole, etc.), pyrazole derivatives, furazane derivatives, pyrroline derivatives (eg pyrroline, 2-methyl-1-pyrroline etc.), pyrrolidine derivatives (eg pyrrolidine, N-methylpyrrolidine etc.) Pyrrolidinone, N-methylpyrrolidone, etc.), imidazoline derivatives, imidazolidine derivatives, pyridine derivatives (for example, pyridine, methylpyridine, ethylpyridine, propylpyridine, butylpyridine, 4- (1-butyrate) Pentyl) pyridine, dimethylpyridine, trimethylpyridine, triethylpyridine, phenylpyridine, 3-methyl-2-phenylpyridine, 4-tert-butylpyridine, diphenylpyridine, benzylpyridine, methoxypyridine, butoxypyridine, dimethoxypyridine, 1-methyl 2-pyridone, 4-pyrrolidinopyridine, 1-methyl-4-phenylpyridine, 2- (1-ethylpropyl) pyridine, aminopyridine, dimethylaminopyridine, etc.), pyridazine derivatives, pyrimidine derivatives, pyrazine derivatives, pyrazoline derivatives , Pyrazolidine derivatives, piperidine derivatives, piperazine derivatives, morpholine derivatives, indole derivatives, isoindole derivatives, 1H-indazole derivatives, indoline derivatives, quinoline derivatives (eg Quinoline, 3-quinolinecarbonitrile, etc.), isoquinoline derivatives, cinnoline derivatives, quinazoline derivatives, quinoxaline derivatives, phthalazine derivatives, purine derivatives, pteridine derivatives, carbazole derivatives, phenanthridine derivatives, acridine derivatives, phenazine derivatives, 1,10- Examples include phenanthroline derivatives, adenine derivatives, adenosine derivatives, guanine derivatives, guanosine derivatives, uracil derivatives, and uridine derivatives.

さらに、カルボキシ基を有する含窒素化合物の具体例としては、以下に限定されないが、例えば、アミノ安息香酸、インドールカルボン酸、及びアミノ酸誘導体(例えばニコチン酸、アラニン、アルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、グリシルロイシン、ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、リジン、3−アミノピラジン−2−カルボン酸、メトキシアラニン)が挙げられる。スルホニル基を有する含窒素化合物の具体例としては、以下に限定されないが、例えば、3−ピリジンスルホン酸、及びp−トルエンスルホン酸ピリジニウムが挙げられる。水酸基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、及びアルコール性含窒素化合物の具体例としては、以下に限定されないが、例えば、2−ヒドロキシピリジン、アミノクレゾール、2,4−キノリンジオール、3−インドールメタノールヒドレート、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、2,2'−イミノジエタノール、2−アミノエタノ−ル、3−アミノ−1−プロパノール、4−アミノ−1−ブタノール、4−(2−ヒドロキシエチル)モルホリン、2−(2−ヒドロキシエチル)ピリジン、1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、1−[2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル]ピペラジン、ピペリジンエタノール、1−(2−ヒドロキシエチル)ピロリジン、1−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピロリジノン、3−ピペリジノ−1,2−プロパンジオール、3−ピロリジノ−1,2−プロパンジオール、8−ヒドロキシユロリジン、3−クイヌクリジノール、3−トロパノール、1−メチル−2−ピロリジンエタノール、1−アジリジンエタノール、N−(2−ヒドロキシエチル)フタルイミド、及びN−(2−ヒドロキシエチル)イソニコチンアミドが挙げられる。アミド誘導体の具体例としては、以下に限定されないが、例えば、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、及びベンズアミドが挙げられる。イミド誘導体の具体例としては、以下に限定されないが、例えば、フタルイミド、スクシンイミド、及びマレイミドが挙げられる。   Further, specific examples of the nitrogen-containing compound having a carboxy group include, but are not limited to, for example, aminobenzoic acid, indolecarboxylic acid, and amino acid derivatives (for example, nicotinic acid, alanine, arginine, aspartic acid, glutamic acid, glycine, Histidine, isoleucine, glycylleucine, leucine, methionine, phenylalanine, threonine, lysine, 3-aminopyrazine-2-carboxylic acid, methoxyalanine). Specific examples of the nitrogen-containing compound having a sulfonyl group include, but are not limited to, 3-pyridinesulfonic acid and pyridinium p-toluenesulfonate. Specific examples of the nitrogen-containing compound having a hydroxyl group, the nitrogen-containing compound having a hydroxyphenyl group, and the alcoholic nitrogen-containing compound are not limited to the following. For example, 2-hydroxypyridine, aminocresol, 2,4-quinolinediol 3-indolemethanol hydrate, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N, N-diethylethanolamine, triisopropanolamine, 2,2′-iminodiethanol, 2-aminoethanol, 3 -Amino-1-propanol, 4-amino-1-butanol, 4- (2-hydroxyethyl) morpholine, 2- (2-hydroxyethyl) pyridine, 1- (2-hydroxyethyl) piperazine, 1- [2- (2-hydroxyethoxy ) Ethyl] piperazine, piperidineethanol, 1- (2-hydroxyethyl) pyrrolidine, 1- (2-hydroxyethyl) -2-pyrrolidinone, 3-piperidino-1,2-propanediol, 3-pyrrolidino-1,2- Propanediol, 8-hydroxyurolidine, 3-quinuclidinol, 3-tropanol, 1-methyl-2-pyrrolidine ethanol, 1-aziridine ethanol, N- (2-hydroxyethyl) phthalimide, and N- (2- Hydroxyethyl) isonicotinamide. Specific examples of the amide derivative include, but are not limited to, for example, formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, and benzamide. Can be mentioned. Specific examples of the imide derivative include, but are not limited to, phthalimide, succinimide, and maleimide.

本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物において、塩基性化合物の含有量は、特に限定されないが、シアン酸エステル化合物100質量部に対して、0.0質量部以上2.0質量部以下であることが好ましく、より好ましくは0.0質量部以上1.0質量部以下である。上記の好ましい範囲にすることで、架橋反応を過度に損なうことなく保存安定性が高められる傾向にある。   In the composition for forming a lower layer film for lithography of the present embodiment, the content of the basic compound is not particularly limited, but is 0.0 parts by mass or more and 2.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the cyanate ester compound. It is preferable that it is 0.0 mass part or more and 1.0 mass part or less more preferably. By making it into the above preferred range, the storage stability tends to be enhanced without excessively impairing the crosslinking reaction.

また、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、熱硬化性の付与や吸光度をコントロールする目的で、他の樹脂及び/又は化合物を含有していてもよい。このような他の樹脂及び/又は化合物としては、ナフトール樹脂、キシレン樹脂ナフトール変性樹脂、ナフタレン樹脂のフェノール変性樹脂、ポリヒドロキシスチレン、ジシクロペンタジエン樹脂、(メタ)アクリレート、ジメタクリレート、トリメタクリレート、テトラメタクリレート、ビニルナフタレン、ポリアセナフチレン等のナフタレン環;フェナントレンキノン、フルオレン等のビフェニル環;チオフェン、インデン等のヘテロ原子を有する複素環を含む樹脂や芳香族環を含まない樹脂;ロジン系樹脂、シクロデキストリン、アダマンタン(ポリ)オール、トリシクロデカン(ポリ)オール及びそれらの誘導体等の脂環構造を含む樹脂並びに化合物が挙げられるが、これらに特に限定されない。さらに、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、公知の添加剤を含有していてもよい。公知の添加剤としては、以下に限定されないが、例えば、紫外線吸収剤、界面活性剤、着色剤、及びノニオン系界面活性剤が挙げられる。   In addition, the composition for forming a lower layer film for lithography of the present embodiment may contain other resins and / or compounds for the purpose of imparting thermosetting properties and controlling absorbance. Examples of such other resins and / or compounds include naphthol resins, xylene resins, naphthol-modified resins, phenol-modified resins of naphthalene resins, polyhydroxystyrene, dicyclopentadiene resins, (meth) acrylates, dimethacrylates, trimethacrylates, tetra Naphthalene rings such as methacrylate, vinylnaphthalene and polyacenaphthylene; biphenyl rings such as phenanthrenequinone and fluorene; resins containing heterocycles having heteroatoms such as thiophene and indene; resins not containing aromatic rings; rosin resins; Resins and compounds having an alicyclic structure such as cyclodextrin, adamantane (poly) ol, tricyclodecane (poly) ol, and derivatives thereof are exemplified, but not limited thereto. Furthermore, the composition for forming a lower layer film for lithography of the present embodiment may contain a known additive. Known additives include, but are not limited to, ultraviolet absorbers, surfactants, colorants, and nonionic surfactants.

[リソグラフィー用下層膜及びパターンの形成方法]
本実施形態のリソグラフィー用下層膜は、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて形成される。
[Liquid lower layer film and pattern forming method]
The underlayer film for lithography of the present embodiment is formed using the composition for forming an underlayer film for lithography of the present embodiment.

また、本実施形態のレジストパターン形成方法は、基板上に、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて下層膜を形成する工程(A−1)と、当該下層膜上に、少なくとも1層のフォトレジスト層を形成する工程(A−2)と、当該フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像する工程(A−3)と、を有する。   Further, the resist pattern forming method of the present embodiment includes a step (A-1) of forming a lower layer film on the substrate using the composition for forming a lower layer film for lithography of the present embodiment, and on the lower layer film, A step (A-2) of forming at least one photoresist layer; and a step (A-3) of irradiating a predetermined region of the photoresist layer with radiation and developing.

さらに、本実施形態の回路パターン形成方法は、基板上に、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて下層膜を形成する工程(B−1)と、当該下層膜上に、珪素原子を含有するレジスト中間層膜材料を用いて中間層膜を形成する工程(B−2)と、当該中間層膜上に、少なくとも1層のフォトレジスト層を形成する工程(B−3)と、当該フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像したレジストパターンを形成する工程(B−4)と、当該レジストパターンをマスクとして上記中間層膜をエッチングし、中間層膜パターンを形成する工程(B−5)と、当該中間層膜パターンをエッチングマスクとして上記下層膜をエッチングし、下層膜パターンを形成する工程(B−6)と、当該下層膜パターンをエッチングマスクとして上記基板をエッチングし、基板パターンを形成する工程(B−7)と、を有する。   Furthermore, the circuit pattern forming method of the present embodiment includes a step (B-1) of forming a lower layer film on the substrate using the composition for forming a lower layer film for lithography of the present embodiment, on the lower layer film, A step of forming an intermediate layer film using a resist intermediate layer film material containing silicon atoms (B-2), and a step of forming at least one photoresist layer on the intermediate layer film (B-3) Irradiating a predetermined region of the photoresist layer with radiation to form a developed resist pattern (B-4); etching the intermediate layer film using the resist pattern as a mask; A step (B-5) of forming, a step (B-6) of forming the lower layer film pattern by etching the lower layer film using the intermediate layer film pattern as an etching mask, and etching the lower layer film pattern The substrate is etched as a mask, has a step of forming a substrate pattern (B-7), the.

本実施形態のリソグラフィー用下層膜は、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物から形成されるものであれば、その形成方法は特に限定されず、公知の手法を適用することができる。例えば、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物をスピンコートやスクリーン印刷等の公知の塗布法或いは印刷法などで基板上に付与した後、有機溶媒を揮発させるなどして除去することで、下層膜を形成することができる。   If the lower layer film for lithography of this embodiment is formed from the composition for lower layer film formation for lithography of this embodiment, the formation method will not be specifically limited, A well-known method is applicable. For example, by applying the composition for forming a lower layer film for lithography of the present embodiment on a substrate by a known coating method such as spin coating or screen printing or a printing method, the organic solvent is volatilized and removed. A lower layer film can be formed.

下層膜の形成時には、上層レジストとのミキシング現象の発生を抑制するとともに架橋反応を促進させるために、ベークをすることが好ましい。この場合、ベーク温度は、特に限定されないが、80〜450℃の範囲内であることが好ましく、より好ましくは200〜400℃である。また、ベーク時間も、特に限定されないが、10〜300秒の範囲内であることが好ましい。なお、下層膜の厚さは、要求性能に応じて適宜選定することができ、特に限定されないが、30nm以上20000nm以下であることが好ましく、より好ましくは50nm以上15000nm以下である。   At the time of forming the lower layer film, baking is preferably performed in order to suppress the occurrence of the mixing phenomenon with the upper layer resist and to promote the crosslinking reaction. In this case, the baking temperature is not particularly limited, but is preferably in the range of 80 to 450 ° C, more preferably 200 to 400 ° C. Further, the baking time is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 300 seconds. The thickness of the lower layer film can be appropriately selected according to the required performance, and is not particularly limited, but is preferably 30 nm or more and 20000 nm or less, and more preferably 50 nm or more and 15000 nm or less.

基板上に下層膜を作製した後、2層プロセスの場合はその上に珪素含有レジスト層、或いは通常の炭化水素からなる単層レジスト、3層プロセスの場合はその上に珪素含有中間層、さらにその上に珪素を含まない単層レジスト層を作製することが好ましい。この場合、このレジスト層を形成するためのフォトレジスト材料としては公知のものを使用することができる。   After forming the lower layer film on the substrate, in the case of a two-layer process, a silicon-containing resist layer thereon, or a single-layer resist made of ordinary hydrocarbon, in the case of a three-layer process, a silicon-containing intermediate layer thereon, It is preferable to form a single layer resist layer not containing silicon thereon. In this case, a well-known thing can be used as a photoresist material for forming this resist layer.

2層プロセス用の珪素含有レジスト材料としては、酸素ガスエッチング耐性の観点から、ベースポリマーとしてポリシルセスキオキサン誘導体又はビニルシラン誘導体等の珪素原子含有ポリマーを使用し、さらに有機溶媒、酸発生剤、必要により塩基性化合物等を含むポジ型のフォトレジスト材料が好ましく用いられる。ここで珪素原子含有ポリマーとしては、この種のレジスト材料において用いられている公知のポリマーを使用することができる。   As a silicon-containing resist material for a two-layer process, from the viewpoint of oxygen gas etching resistance, a silicon atom-containing polymer such as a polysilsesquioxane derivative or a vinylsilane derivative is used as a base polymer, and an organic solvent, an acid generator, If necessary, a positive photoresist material containing a basic compound or the like is preferably used. Here, as the silicon atom-containing polymer, a known polymer used in this type of resist material can be used.

3層プロセス用の珪素含有中間層としてはポリシルセスキオキサンベースの中間層が好ましく用いられる。中間層に反射防止膜として効果を持たせることによって、効果的に反射を抑えることができる傾向にある。例えば、193nm露光用プロセスにおいて、下層膜として芳香族基を多く含み基板エッチング耐性が高い材料を用いると、k値が高くなり、基板反射が高くなる傾向にあるが、中間層で反射を抑えることによって、基板反射を0.5%以下にすることができる。このような反射防止効果がある中間層としては、以下に限定されないが、193nm露光用としてはフェニル基又は珪素−珪素結合を有する吸光基を導入された、酸或いは熱で架橋するポリシルセスキオキサンが好ましく用いられる。   A polysilsesquioxane-based intermediate layer is preferably used as the silicon-containing intermediate layer for the three-layer process. By giving the intermediate layer an effect as an antireflection film, reflection tends to be effectively suppressed. For example, in a 193 nm exposure process, if a material containing many aromatic groups and high substrate etching resistance is used as the lower layer film, the k value increases and the substrate reflection tends to increase, but the reflection is suppressed in the intermediate layer. Thus, the substrate reflection can be reduced to 0.5% or less. The intermediate layer having such an antireflection effect is not limited to the following, but for 193 nm exposure, a polysilsesquioxy crosslinked with an acid or heat into which a light absorbing group having a phenyl group or a silicon-silicon bond is introduced. Sun is preferably used.

また、Chemical Vapour Deposition(CVD)法で形成した中間層を用いることもできる。CVD法で作製した反射防止膜としての効果が高い中間層としては、以下に限定されないが、例えば、SiON膜が知られている。一般的には、CVD法よりスピンコート法やスクリーン印刷等の湿式プロセスによる中間層の形成の方が、簡便でコスト的なメリットがある。なお、3層プロセスにおける上層レジストは、ポジ型でもネガ型でもどちらでもよく、また、通常用いられている単層レジストと同じものを用いることができる。   In addition, an intermediate layer formed by a chemical vapor deposition (CVD) method can also be used. The intermediate layer having a high effect as an antireflection film produced by the CVD method is not limited to the following, but for example, a SiON film is known. In general, the formation of the intermediate layer by a wet process such as spin coating or screen printing has a simpler and more cost-effective advantage than the CVD method. The upper layer resist in the three-layer process may be either a positive type or a negative type, and the same one as a commonly used single layer resist can be used.

さらに、本実施形態の下層膜は、通常の単層レジスト用の反射防止膜或いはパターン倒れ抑制のための下地材として用いることもできる。本実施形態の下層膜は、下地加工のためのエッチング耐性に優れるため、下地加工のためのハードマスクとしての機能も期待できる。   Furthermore, the lower layer film of this embodiment can also be used as an antireflection film for a normal single layer resist or a base material for suppressing pattern collapse. Since the lower layer film of this embodiment is excellent in etching resistance for the base processing, it can be expected to function as a hard mask for the base processing.

上記フォトレジスト材料によりレジスト層を形成する場合においては、上記下層膜を形成する場合と同様に、スピンコート法やスクリーン印刷等の湿式プロセスが好ましく用いられる。また、レジスト材料をスピンコート法などで塗布した後、通常、プリベークが行われるが、このプリベークは、80〜180℃で10〜300秒の範囲で行うことが好ましい。その後、常法にしたがい、露光を行い、ポストエクスポジュアーベーク(PEB)、現像を行うことで、レジストパターンを得ることができる。なお、レジスト膜の厚さは特に制限されないが、30nm以上500nm以下であることが好ましく、より好ましくは50nm以上400nm以下である。   When the resist layer is formed from the photoresist material, a wet process such as spin coating or screen printing is preferably used as in the case of forming the lower layer film. Further, after the resist material is applied by spin coating or the like, prebaking is usually performed, but this prebaking is preferably performed at 80 to 180 ° C. for 10 to 300 seconds. Then, according to a conventional method, a resist pattern can be obtained by performing exposure, post-exposure baking (PEB), and development. The thickness of the resist film is not particularly limited, but is preferably 30 nm or more and 500 nm or less, and more preferably 50 nm or more and 400 nm or less.

また、露光光は、使用するフォトレジスト材料に応じて適宜選択して用いればよい。露光光は、例えば、波長300nm以下の高エネルギー線、具体的には248nm、193nm、157nmのエキシマレーザー、3〜20nmの軟X線、電子ビーム、及びX線を挙げることができる。   The exposure light may be appropriately selected and used depending on the photoresist material to be used. Examples of the exposure light include high energy rays having a wavelength of 300 nm or less, specifically, 248 nm, 193 nm, 157 nm excimer laser, 3-20 nm soft X-ray, electron beam, and X-ray.

上記の方法により形成されるレジストパターンは、本実施形態の下層膜によってパターン倒れが抑制されたものとなる。そのため、本実施形態の下層膜を用いることで、より微細なパターンを得ることができ、また、そのレジストパターンを得るために必要な露光量を低下させ得る。   The resist pattern formed by the above method is one in which pattern collapse is suppressed by the lower layer film of the present embodiment. Therefore, by using the lower layer film of this embodiment, a finer pattern can be obtained, and the exposure amount necessary for obtaining the resist pattern can be reduced.

次に、得られたレジストパターンをマスクにしてエッチングを行う。2層プロセスにおける下層膜のエッチングとしては、ガスエッチングが好ましく用いられる。ガスエッチングとしては、酸素ガスを用いたエッチングが好適である。酸素ガスに加えて、He、Ar等の不活性ガスや、CO、CO、NH、SO、N、NO、Hガスを加えることも可能である。また、酸素ガスを用いずに、CO、CO、NH、N、NO、Hガスだけでガスエッチングを行うこともできる。特に後者のガスは、パターン側壁のアンダーカット防止のための側壁保護のために好ましく用いられる。Next, etching is performed using the obtained resist pattern as a mask. Gas etching is preferably used as the etching of the lower layer film in the two-layer process. As gas etching, etching using oxygen gas is suitable. In addition to oxygen gas, He, and an inert gas such as Ar, CO, it is also possible to add CO 2, NH 3, SO 2 , N 2, NO 2, H 2 gas. Further, gas etching can be performed using only CO, CO 2 , NH 3 , N 2 , NO 2 , and H 2 gas without using oxygen gas. In particular, the latter gas is preferably used for side wall protection for preventing undercut of the pattern side wall.

一方、3層プロセスにおける中間層のエッチングにおいても、ガスエッチングが好ましく用いられる。ガスエッチングとしては、上記の2層プロセスにおいて説明したものと同様のものが適用可能である。とりわけ、3層プロセスにおける中間層の加工は、フロン系のガスを用いてレジストパターンをマスクにして行うことが好ましい。その後、上述したように中間層パターンをマスクにして、例えば酸素ガスエッチングを行うことで、下層膜の加工を行うことができる。   On the other hand, gas etching is also preferably used in the etching of the intermediate layer in the three-layer process. As the gas etching, the same one as described in the above two-layer process can be applied. In particular, the processing of the intermediate layer in the three-layer process is preferably performed using a fluorocarbon gas and a resist pattern as a mask. Thereafter, as described above, the lower layer film can be processed by, for example, oxygen gas etching using the intermediate layer pattern as a mask.

ここで、中間層として無機ハードマスク中間層膜を形成する場合は、CVD法やALD法等で、珪素酸化膜、珪素窒化膜、珪素酸化窒化膜(SiON膜)が形成される。窒化膜の形成方法としては、以下に限定されないが、例えば、特開2002−334869号公報(特許文献6)、WO2004/066377(特許文献7)に記載された方法を用いることができる。このような中間層膜の上に直接フォトレジスト膜を形成することができるが、中間層膜の上に有機反射防止膜(BARC)をスピンコートで形成して、その上にフォトレジスト膜を形成してもよい。   Here, when an inorganic hard mask intermediate layer film is formed as an intermediate layer, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film (SiON film) is formed by CVD or ALD. The method for forming the nitride film is not limited to the following, but for example, a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-334869 (Patent Document 6) and WO 2004/066377 (Patent Document 7) can be used. A photoresist film can be formed directly on such an intermediate film, but an organic antireflection film (BARC) is formed on the intermediate film by spin coating, and a photoresist film is formed thereon. May be.

中間層として、ポリシルセスキオキサンベースの中間層も好ましく用いられる。レジスト中間層膜に反射防止膜として効果を持たせることによって、効果的に反射を抑えることができる傾向にある。ポリシルセスキオキサンベースの中間層の具体的な材料については、以下に限定されないが、例えば、特開2007−226170号(特許文献8)、特開2007−226204号(特許文献9)に記載されたものを用いることができる。   As the intermediate layer, a polysilsesquioxane-based intermediate layer is also preferably used. By providing the resist intermediate layer film with an effect as an antireflection film, reflection tends to be effectively suppressed. Specific materials of the polysilsesquioxane-based intermediate layer are not limited to the following, but are described, for example, in JP-A-2007-226170 (Patent Document 8) and JP-A-2007-226204 (Patent Document 9). Can be used.

また、次の基板のエッチングも、常法によって行うことができ、例えば、基板がSiO、SiNであればフロン系ガスを主体としたエッチング、p−SiやAl、Wでは塩素系、臭素系ガスを主体としたエッチングを行うことができる。基板をフロン系ガスでエッチングする場合、2層レジストプロセスの珪素含有レジストと3層プロセスの珪素含有中間層は、基板加工と同時に剥離される。一方、塩素系又は臭素系ガスで基板をエッチングした場合は、珪素含有レジスト層又は珪素含有中間層の剥離が別途行われ、一般的には、基板加工後にフロン系ガスによるドライエッチング剥離が行われる。Etching of the next substrate can also be performed by a conventional method. For example, if the substrate is SiO 2 or SiN, etching mainly using a chlorofluorocarbon gas, if p-Si, Al, or W is chlorine or bromine, Etching mainly with gas can be performed. When the substrate is etched with a chlorofluorocarbon gas, the silicon-containing resist of the two-layer resist process and the silicon-containing intermediate layer of the three-layer process are peeled off simultaneously with the substrate processing. On the other hand, when the substrate is etched with a chlorine-based or bromine-based gas, the silicon-containing resist layer or the silicon-containing intermediate layer is separately peeled, and generally, dry etching peeling with a chlorofluorocarbon-based gas is performed after the substrate processing. .

本実施形態の下層膜は、これら基板のエッチング耐性に優れる。基板は、公知のものを適宜選択して使用することができ、特に限定されないが、例えば、Si、α−Si、p−Si、SiO、SiN、SiON、W、TiN、及びAlが挙げられる。また、基板は、基材(支持体)上に被加工膜(被加工基板)を有する積層体であってもよい。このような被加工膜としては、例えば、Si、SiO、SiON、SiN、p−Si、α−Si、W、W−Si、Al、Cu、及びAl−Siの種々のLow−k膜及びそのストッパー膜が挙げられ、好ましくは基材(支持体)とは異なる材質のものが用いられる。なお、加工対象となる基板又は被加工膜の厚さは、特に限定されないが、50nm以上10,000nm以下であることが好ましく、より好ましくは75〜5,000nmである。The lower layer film of this embodiment is excellent in the etching resistance of these substrates. A known substrate can be appropriately selected and used, and is not particularly limited. Examples thereof include Si, α-Si, p-Si, SiO 2 , SiN, SiON, W, TiN, and Al. . The substrate may be a laminate having a film to be processed (substrate to be processed) on a base material (support). Examples of such a film to be processed include various low-k films of Si, SiO 2 , SiON, SiN, p-Si, α-Si, W, W-Si, Al, Cu, and Al—Si, and the like. Examples thereof include a stopper film, and a material different from that of the substrate (support) is preferably used. The thickness of the substrate or film to be processed is not particularly limited, but is preferably 50 nm or more and 10,000 nm or less, and more preferably 75 to 5,000 nm.

以下、本実施形態を合成例、実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本実施形態は、これらの例によってなんら限定されるものではない。   Hereinafter, the present embodiment will be described in more detail with reference to synthesis examples, examples, and comparative examples, but the present embodiment is not limited to these examples.

[炭素濃度及び酸素濃度]
下記装置を用いた有機元素分析により、炭素濃度及び酸素濃度(質量%)を測定した。
装置:CHNコーダーMT−6(ヤナコ分析工業(株)製商品名)
[Carbon concentration and oxygen concentration]
The carbon concentration and oxygen concentration (mass%) were measured by organic elemental analysis using the following apparatus.
Apparatus: CHN coder MT-6 (trade name, manufactured by Yanaco Analytical Co., Ltd.)

[重量平均分子量]
下記装置等を用いたゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)分析により、ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)を求めた。
装置:Shodex GPC−101型(昭和電工(株)製商品名)
カラム:KF−80M×3
溶離液:THF 1mL/min
温度:40℃
[Weight average molecular weight]
The weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene was determined by gel permeation chromatography (GPC) analysis using the following apparatus and the like.
Apparatus: Shodex GPC-101 type (trade name, manufactured by Showa Denko KK)
Column: KF-80M x 3
Eluent: THF 1mL / min
Temperature: 40 ° C

[溶解度]
23℃にて、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)に対する化合物の溶解量を測定し、その結果を以下の基準で溶解度を評価した。
評価A:20質量%以上
評価B:20質量%未満
[solubility]
At 23 ° C., the amount of the compound dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) was measured, and the solubility was evaluated based on the results based on the following criteria.
Evaluation A: 20% by mass or more Evaluation B: Less than 20% by mass

<合成例1>ナフトール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂のシアン酸エステル化合物(以下、「NMNCN」とも略記する。)の合成
(ナフタレンホルムアルデヒド樹脂の合成)
37質量%ホルマリン水溶液1277g(ホルムアルデヒドとして15.8mol、三菱ガス化学(株)製)及び98質量%硫酸(三菱ガス化学(株)製)634gを、常圧下、100℃前後で還流しながら撹拌し、ここに溶融させた1−ナフタレンメタノール553g(3.5mol、三菱ガス化学(株)製)を4時間かけて滴下し、その後更に2時間反応させた。得られた反応液に、希釈溶媒としてエチルベンゼン(和光純薬工業(株)製)500g、メチルイソブチルケトン(和光純薬工業(株)製)500gを加え、静置後、下相の水相を除去した。更に、反応液について、中和及び水洗を行い、エチルベンゼン、メチルイソブチルケトンを減圧下に留去し、淡黄色固体のナフタレンホルムアルデヒド樹脂624gを得た。
<Synthesis Example 1> Synthesis of cyanate ester compound of naphthol-modified naphthalene formaldehyde resin (hereinafter also abbreviated as “NMCNCN”) (synthesis of naphthalene formaldehyde resin)
Stirring 1277g of 37 mass% formalin aqueous solution (15.8mol as formaldehyde, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) and 634g of 98 mass% sulfuric acid (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) under reflux at around 100 ° C under normal pressure. Then, 553 g (3.5 mol, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) of 1-naphthalenemethanol melted here was added dropwise over 4 hours, and then further reacted for 2 hours. To the obtained reaction solution, 500 g of ethylbenzene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 500 g of methyl isobutyl ketone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are added as diluent solvents, and after standing, the lower aqueous phase is added. Removed. Further, the reaction solution was neutralized and washed with water, and ethylbenzene and methyl isobutyl ketone were distilled off under reduced pressure to obtain 624 g of a pale yellow solid naphthalene formaldehyde resin.

(ナフトール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂の合成)
上記で得たナフタレンホルムアルデヒド樹脂500g(含有酸素モル数3.9mol)、ナフトール1395g(9.7mol、スガイ化学工業(株)製)を、100℃で加熱溶融させた後、撹拌しながらパラトルエンスルホン酸(和光純薬工業(株)製)200mgを加え、反応を開始した。170℃まで昇温しながら2.5時間反応させた。この後、得られた反応液を、混合溶剤(メタキシレン(三菱ガス化学(株)製)/メチルイソブチルケトン(和光純薬工業(株)製)=1/1(質量比))2500gで希釈後、中和及び水洗を行い、溶剤、未反応原料を減圧下に除去して、下記式(11)で表される黒褐色固体のナフトール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂1125gを得た。得られたナフトール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂のOH価は232mgKOH/g(OH基当量は241g/eq.)であった。
(Synthesis of naphthol-modified naphthalene formaldehyde resin)
After the above-obtained naphthalene formaldehyde resin 500 g (containing oxygen 3.9 mol) and naphthol 1395 g (9.7 mol, manufactured by Sugai Chemical Industry Co., Ltd.) were heated and melted at 100 ° C., paratoluene sulfone was stirred. 200 mg of acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to initiate the reaction. The reaction was allowed to proceed for 2.5 hours while raising the temperature to 170 ° C. Thereafter, the obtained reaction solution was diluted with 2500 g of a mixed solvent (meta-xylene (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc.) / Methyl isobutyl ketone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) = 1/1 (mass ratio)). Thereafter, neutralization and washing with water were performed, and the solvent and unreacted raw materials were removed under reduced pressure to obtain 1125 g of a black-brown solid naphthol-modified naphthalene formaldehyde resin represented by the following formula (11). The obtained naphthol-modified naphthalene formaldehyde resin had an OH value of 232 mg KOH / g (OH group equivalent was 241 g / eq.).

Figure 2016140081
式(11)中、R、m、及びnは、上述した式(1)で説明したものと同義である。
Figure 2016140081
In formula (11), R 1 , m, and n are synonymous with those described in formula (1) above.

(NMNCNの合成)
上記方法で得られた式(11)で表されるナフトール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂730g(OH基当量241g/eq.)(OH基換算3.03mol)(重量平均分子量Mw390)及びトリエチルアミン459.8g(4.54mol)(ヒドロキシ基1モルに対して1.5モル)をジクロロメタン4041gに溶解させ、これを溶液1とした。塩化シアン298.4g(4.85mol)(ヒドロキシ基1モルに対して1.6モル)、ジクロロメタン661.6g、36%塩酸460.2g(4.54mol)(ヒドロキシ基1モルに対して1.5モル)、及び水2853.2gを、撹拌下、液温−2〜−0.5℃に保ちながら、溶液1を72分かけて注下した。溶液1注下終了後、同温度にて30分撹拌した後、トリエチルアミン183.9g(1.82mol)(ヒドロキシ基1モルに対して0.6モル)をジクロロメタン184gに溶解させた溶液(溶液2)を25分かけて注下した。溶液2注下終了後、同温度にて30分撹拌して反応を完結させた。
(Synthesis of NMCN)
730 g of naphthol-modified naphthalene formaldehyde resin represented by the formula (11) obtained by the above method (OH group equivalent: 241 g / eq.) (OH group conversion: 3.03 mol) (weight average molecular weight Mw 390) and triethylamine 459.8 g (4 .54 mol) (1.5 mol with respect to 1 mol of hydroxy group) was dissolved in 4041 g of dichloromethane to obtain Solution 1. 298.4 g (4.85 mol) of cyanogen chloride (1.6 mol with respect to 1 mol of hydroxy group), 661.6 g of dichloromethane, 460.2 g (4.54 mol) of 36% hydrochloric acid (1. 5 mol) and 2853.2 g of water were poured over 72 minutes while stirring at a liquid temperature of −2 to −0.5 ° C. After the pouring of solution 1 was completed, the mixture was stirred at the same temperature for 30 minutes, and then a solution (solution 2) in which 183.9 g (1.82 mol) of triethylamine (0.6 mol with respect to 1 mol of hydroxy group) was dissolved in 184 g of dichloromethane. ) Was poured over 25 minutes. After the end of pouring the solution 2, the reaction was completed by stirring at the same temperature for 30 minutes.

その後反応液を静置して有機相と水相とを分離した。得られた有機相を水2000gで5回洗浄した。水洗5回目の廃水の電気伝導度は20μS/cmであり、水による洗浄により、除けるイオン性化合物は十分に除けられたことを確認した。   Thereafter, the reaction solution was allowed to stand to separate the organic phase and the aqueous phase. The obtained organic phase was washed 5 times with 2000 g of water. The electric conductivity of the waste water in the fifth washing with water was 20 μS / cm, and it was confirmed that the ionic compounds that could be removed were sufficiently removed by washing with water.

水洗後の有機相を減圧下で濃縮し、最終的に90℃で1時間濃縮乾固させて、下記式(1−2)で表されるシアン酸エステル化合物(褐色粘性物)797gを得た(該シアン酸エステル化合物としての代表組成は、下記式(10)で表される化合物である。)。得られたシアン酸エステル化合物(NMNCN)の重量平均分子量Mwは490であった。また、NMNCNのIRスペクトルは2260cm−1(シアン酸エステル基)の吸収を示し、且つ、ヒドロキシ基の吸収を示さなかった。熱重量測定(TG)の結果、得られたシアン酸エステル化合物(NMNCN)の20%熱減量温度は400℃以上であった。そのため、高い耐熱性を有し、高温ベークへの適用が可能であるものと評価された。PGMEAへの溶解性を評価した結果、20質量%以上(評価A)であり、シアン酸エステル化合物(NMNCN)は優れた溶解性を有するものと評価された。そのため、シアン酸エステル化合物(NMNCN)は、溶液状態で高い保存安定性を有し、半導体微細加工プロセスで広く用いられるエッジビートリンス液(PGME/PGMEA混合液)にも十分に適用できるものと評価された。The organic phase after washing with water was concentrated under reduced pressure and finally concentrated to dryness at 90 ° C. for 1 hour to obtain 797 g of a cyanate ester compound (brown viscous material) represented by the following formula (1-2). (A typical composition as the cyanate ester compound is a compound represented by the following formula (10)). The obtained cyanate ester compound (NMCNCN) had a weight average molecular weight Mw of 490. Further, the IR spectrum of NMCN showed an absorption of 2260 cm −1 (cyanate ester group) and no absorption of a hydroxy group. As a result of thermogravimetry (TG), the 20% heat loss temperature of the obtained cyanate ester compound (NMCNN) was 400 ° C. or higher. Therefore, it was evaluated that it has high heat resistance and can be applied to high temperature baking. As a result of evaluating the solubility in PGMEA, it was 20% by mass or more (Evaluation A), and the cyanate ester compound (NMCNCN) was evaluated as having excellent solubility. Therefore, it is evaluated that the cyanate ester compound (NMCNN) has high storage stability in a solution state and can be sufficiently applied to an edge beat rinse liquid (PGME / PGMEA mixed liquid) widely used in a semiconductor microfabrication process. It was done.

Figure 2016140081
式(1−2)中、R、m、及びnは、上述した式(1)で説明したものと同義である。
Figure 2016140081
In formula (1-2), R 1 , m, and n have the same meaning as described in formula (1) above.

Figure 2016140081
Figure 2016140081

<製造例1>変性樹脂(以下、「CR−1」とも略記する。)の製造
ジムロート冷却管、温度計及び攪拌翼を備えた、底抜きが可能な内容積10Lの四つ口フラスコを準備した。この四つ口フラスコに、窒素気流中、1,5−ジメチルナフタレン1.09kg(7mol、三菱ガス化学(株)製)、40質量%ホルマリン水溶液2.1kg(ホルムアルデヒドとして28mol、三菱ガス化学(株)製)及び98質量%硫酸(関東化学(株)製)0.97mlを仕込み、常圧下、100℃で還流させながら7時間反応させた。その後、希釈溶媒としてエチルベンゼン(和光純薬工業(株)製試薬特級)1.8kgを反応液に加え、静置後、下相の水相を除去した。さらに、中和及び水洗を行い、エチルベンゼン及び未反応の1,5−ジメチルナフタレンを減圧下で留去することにより、淡褐色固体のジメチルナフタレンホルムアルデヒド樹脂1.25kgを得た。得られたジメチルナフタレンホルムアルデヒドの分子量は、Mn:562、Mw:1168、Mw/Mn:2.08であった。また、炭素濃度は84.2質量%、酸素濃度は8.3質量%であった。
<Production Example 1> Production of modified resin (hereinafter also abbreviated as “CR-1”) A four-necked flask having an internal volume of 10 L and equipped with a Dimroth condenser, thermometer and stirring blade is prepared. did. To this four-necked flask, in a nitrogen stream, 1.09 kg of 1,5-dimethylnaphthalene (7 mol, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.), 2.1 kg of 40% by weight formalin aqueous solution (28 mol of formaldehyde, Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) )) And 98 mass% sulfuric acid (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) 0.97 ml were charged and reacted for 7 hours under reflux at 100 ° C. under normal pressure. Thereafter, 1.8 kg of ethylbenzene (special grade reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a diluent solvent was added to the reaction solution, and after standing, the lower aqueous phase was removed. Further, neutralization and washing with water were performed, and ethylbenzene and unreacted 1,5-dimethylnaphthalene were distilled off under reduced pressure to obtain 1.25 kg of a light brown solid dimethylnaphthalene formaldehyde resin. The molecular weight of the obtained dimethylnaphthalene formaldehyde was Mn: 562, Mw: 1168, Mw / Mn: 2.08. Moreover, carbon concentration was 84.2 mass% and oxygen concentration was 8.3 mass%.

続いて、ジムロート冷却管、温度計及び攪拌翼を備えた内容積0.5Lの四つ口フラスコを準備した。この四つ口フラスコに、窒素気流下で、上記のようにして得られたジメチルナフタレンホルムアルデヒド樹脂100g(0.51mol)とパラトルエンスルホン酸0.05gとを仕込み、190℃まで昇温させて2時間加熱した後、攪拌した。その後さらに、1−ナフトール52.0g(0.36mol)を加え、さらに220℃まで昇温させて2時間反応させた。溶剤希釈後、中和及び水洗を行い、溶剤を減圧下で除去することにより、黒褐色固体の変性樹脂(CR−1)126.1gを得た。得られた変性樹脂(CR−1)は、Mn:885、Mw:2220、Mw/Mn:4.17であった。また、炭素濃度は89.1質量%、酸素濃度は4.5質量%であった。PGMEAへの溶解性を評価した結果、20質量%以上(評価A)であり、優れた溶解性を有するものと評価された。   Subsequently, a four-necked flask having an internal volume of 0.5 L equipped with a Dimroth condenser, a thermometer, and a stirring blade was prepared. This four-necked flask was charged with 100 g (0.51 mol) of the dimethylnaphthalene formaldehyde resin obtained as described above and 0.05 g of paratoluenesulfonic acid under a nitrogen stream and heated to 190 ° C. Stir after heating for hours. Thereafter, 52.0 g (0.36 mol) of 1-naphthol was further added, and the temperature was further raised to 220 ° C. to react for 2 hours. After the solvent was diluted, neutralization and water washing were performed, and the solvent was removed under reduced pressure to obtain 126.1 g of a dark brown solid modified resin (CR-1). The obtained modified resin (CR-1) was Mn: 885, Mw: 2220, Mw / Mn: 4.17. The carbon concentration was 89.1% by mass, and the oxygen concentration was 4.5% by mass. As a result of evaluating the solubility in PGMEA, it was 20% by mass or more (Evaluation A), and was evaluated as having excellent solubility.

<実施例1〜2、比較例1〜2>
表1に示す組成となるように、上記合成例1で得られたシアン酸エステル化合物(NMNCN)、上記製造例1で得られた変性樹脂(PGMEA)、及び下記の材料を用いて、実施例1〜2及び比較例1〜2に対応するリソグラフィー用下層膜形成材料を各々調製した。
酸発生剤:みどり化学社製 ジターシャリーブチルジフェニルヨードニウムノナフルオロメタンスルホナート(DTDPI)
架橋剤:三和ケミカル社製 ニカラックMX270(ニカラック)
有機溶媒:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
<Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2>
Using the cyanate ester compound (NMCNN) obtained in Synthesis Example 1 above, the modified resin (PGMEA) obtained in Production Example 1 and the following materials so as to have the composition shown in Table 1, Examples The lower layer film forming materials for lithography corresponding to 1-2 and Comparative Examples 1-2 were prepared.
Acid generator: Ditertiary butyl diphenyliodonium nonafluoromethanesulfonate (DTDPI) manufactured by Midori Chemical Co., Ltd.
Cross-linking agent: Nikalac MX270 (Nikalac) manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.
Organic solvent: Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)

Figure 2016140081
Figure 2016140081

次に、実施例1〜2、比較例1〜2の各下層膜形成用組成物をシリコン基板上に回転塗布し、その後、180℃で60秒間、さらに400℃で120秒間ベークして、膜厚200nmの下層膜を各々作製した。そして、下記に示す[エッチング試験]の条件にて、下記の[エッチング耐性]及び[耐熱性]を評価した。   Next, each composition for lower layer film formation of Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2 is spin-coated on a silicon substrate, and then baked at 180 ° C. for 60 seconds and further at 400 ° C. for 120 seconds to form a film. Each 200 nm-thick lower layer film was produced. The following [Etching Resistance] and [Heat Resistance] were evaluated under the conditions of [Etching Test] shown below.

[エッチング試験]
エッチング装置:サムコインターナショナル社製 RIE−10NR
出力:50W
圧力:4Pa
時間:2min
エッチングガス
CFガス流量:Oガス流量=5:15(sccm)
[Etching test]
Etching device: RIE-10NR manufactured by Samco International
Output: 50W
Pressure: 4Pa
Time: 2min
Etching gas CF 4 gas flow rate: O 2 gas flow rate = 5: 15 (sccm)

[エッチング耐性]
エッチング耐性の評価は、次の手順で行った。まず、実施例1における化合物(NMNCN)に代えてノボラック(群栄化学社製PSM4357)を用い、乾燥温度を110℃にすること以外は、実施例1と同様の条件で、ノボラックの下層膜を作製した。そして、このノボラックの下層膜を対象として、上記のエッチング試験を行い、そのときのエッチングレートを測定した。
[Etching resistance]
The etching resistance was evaluated by the following procedure. First, a novolak underlayer film was formed under the same conditions as in Example 1 except that novolak (PSM4357 manufactured by Gunei Chemical Co., Ltd.) was used in place of the compound (NMCNCN) in Example 1 and the drying temperature was 110 ° C. Produced. Then, the above-described etching test was performed on this novolac lower layer film, and the etching rate at that time was measured.

次に、実施例1〜2及び比較例1〜2の下層膜を対象として、上記エッチング試験を同様に行い、そのときのエッチングレートを測定した。そして、ノボラックの下層膜のエッチングレートを基準として、以下の評価基準でエッチング耐性を評価した。実用的観点からは、下記評価A又は評価Bが好ましい。
<評価基準>
評価A:ノボラックの下層膜のエッチングレートに比べてエッチングレートが、−20%未満
評価B:ノボラックの下層膜のエッチングレートに比べてエッチングレートが、−20%以上−10%以下
評価C:ノボラックの下層膜のエッチングレートに比べてエッチングレートが、−10%以上0%以下
Next, the above-mentioned etching test was similarly performed for the lower layer films of Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2, and the etching rate at that time was measured. Then, the etching resistance was evaluated according to the following evaluation criteria based on the etching rate of the novolak underlayer film. From a practical viewpoint, the following evaluation A or evaluation B is preferable.
<Evaluation criteria>
Evaluation A: Etching rate is less than −20% compared to the etching rate of the novolac lower layer film Evaluation B: Etching rate is −20% to −10% compared to the etching rate of the novolak lower layer film Evaluation C: Novolak Etching rate is -10% or more and 0% or less compared to the etching rate of the lower layer film

[耐熱性]
エスアイアイ・ナノテクノロジー社製の商品名:EXSTAR6000TG−DTA装置を使用し、試料約5mgをアルミニウム製非密封容器に入れ、窒素ガス(300mL/min)気流中昇温速度10℃/minで500℃まで昇温することにより熱重量減少量を測定した。実用的観点からは、下記評価Aまたは評価Bが好ましい。
<評価基準>
評価A:400℃での熱重量減少量が、20%未満
評価B:400℃での熱重量減少量が、20%以上30%以下
評価C:400℃での熱重量減少量が、30%超
[Heat-resistant]
Product name manufactured by SII Nanotechnology: EXSTAR6000TG-DTA apparatus, about 5 mg of sample is put in an aluminum non-sealed container, and the temperature is raised at a rate of 10 ° C./min in a nitrogen gas (300 mL / min) stream at 500 ° C. The amount of decrease in thermogravimetry was measured by raising the temperature up to. From a practical viewpoint, the following evaluation A or evaluation B is preferable.
<Evaluation criteria>
Evaluation A: Thermal weight reduction at 400 ° C. is less than 20% Evaluation B: Thermal weight reduction at 400 ° C. is 20% or more and 30% or less Evaluation C: Thermal weight reduction at 400 ° C. is 30% Super

<実施例3>
上記実施例1におけるリソグラフィー用下層膜形成用組成物を膜厚300nmのSiO基板上に塗布して、240℃で60秒間、さらに400℃で120秒間ベークすることにより、膜厚70nmの下層膜を形成した。この下層膜上に、ArF用レジスト溶液を塗布し、130℃で60秒間ベークすることにより、膜厚140nmのフォトレジスト層を形成した。ArF用レジスト溶液としては、下記式(12)の化合物:5質量部、トリフェニルスルホニウムノナフルオロメタンスルホナート:1質量部、トリブチルアミン:2質量部、及びPGMEA:92質量部を配合して調製したものを用いた。
<Example 3>
The composition for forming a lower layer film for lithography in Example 1 was applied onto a 300 nm thick SiO 2 substrate and baked at 240 ° C. for 60 seconds and further at 400 ° C. for 120 seconds, thereby forming a lower layer film having a thickness of 70 nm. Formed. On this lower layer film, an ArF resist solution was applied and baked at 130 ° C. for 60 seconds to form a 140 nm-thick photoresist layer. The resist solution for ArF is prepared by blending a compound of the following formula (12): 5 parts by mass, triphenylsulfonium nonafluoromethanesulfonate: 1 part by mass, tributylamine: 2 parts by mass, and PGMEA: 92 parts by mass. What was done was used.

なお、下記式(12)の化合物は、次のように調製した。すなわち、2−メチル−2−メタクリロイルオキシアダマンタン4.15g、メタクリルロイルオキシ−γ−ブチロラクトン3.00g、3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート2.08g、アゾビスイソブチロニトリル0.38gを、テトラヒドロフラン80mLに溶解させて反応溶液とした。この反応溶液を、窒素雰囲気下、反応温度を63℃に保持して、22時間重合させた後、反応溶液を400mLのn−ヘキサン中に滴下した。このようにして得られる生成樹脂を凝固精製させ、生成した白色粉末をろ過し、減圧下40℃で一晩乾燥させて下記式で表される化合物を得た。   In addition, the compound of following formula (12) was prepared as follows. That is, 4.15 g of 2-methyl-2-methacryloyloxyadamantane, 3.00 g of methacryloyloxy-γ-butyrolactone, 2.08 g of 3-hydroxy-1-adamantyl methacrylate, 0.38 g of azobisisobutyronitrile, The reaction solution was dissolved in 80 mL. This reaction solution was polymerized for 22 hours while maintaining the reaction temperature at 63 ° C. in a nitrogen atmosphere, and then the reaction solution was dropped into 400 mL of n-hexane. The product resin thus obtained was coagulated and purified, and the resulting white powder was filtered and dried overnight at 40 ° C. under reduced pressure to obtain a compound represented by the following formula.

Figure 2016140081
式(12)中、40、40、20とあるのは、各構成単位の比率を示すものであり、ブロック共重合体を示すものではない。
Figure 2016140081
In the formula (12), 40, 40, and 20 indicate the ratio of each structural unit, and do not indicate a block copolymer.

次いで、電子線描画装置(エリオニクス社製;ELS−7500,50keV)を用いて、フォトレジスト層を露光し、115℃で90秒間ベーク(PEB)し、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で60秒間現像することにより、ポジ型のレジストパターンを得た。評価結果を表2に示す。   Subsequently, the photoresist layer was exposed using an electron beam drawing apparatus (manufactured by Elionix; ELS-7500, 50 keV), baked (PEB) at 115 ° C. for 90 seconds, and 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide ( A positive resist pattern was obtained by developing with an aqueous solution of TMAH for 60 seconds. The evaluation results are shown in Table 2.

<実施例4>
上記実施例1におけるリソグラフィー用下層膜形成用組成物の代わりに実施例2におけるリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いること以外は、実施例3と同様にして、ポジ型のレジストパターンを得た。評価結果を表2に示す。
<Example 4>
A positive resist pattern was obtained in the same manner as in Example 3, except that the composition for forming an underlayer film for lithography in Example 2 was used instead of the composition for forming an underlayer film for lithography in Example 1 above. . The evaluation results are shown in Table 2.

<比較例3>
下層膜の形成を行わないこと以外は、実施例3と同様にして、フォトレジスト層をSiO2基板上に直接形成し、ポジ型のレジストパターンを得た。評価結果を表2に示す。
<Comparative Example 3>
A photoresist layer was directly formed on the SiO 2 substrate in the same manner as in Example 3 except that the lower layer film was not formed to obtain a positive resist pattern. The evaluation results are shown in Table 2.

[評価]
上記実施例3、4及び比較例3のそれぞれについて、得られた55nmL/S(1:1)及び80nmL/S(1:1)のレジストパターンの形状を(株)日立製作所製電子顕微鏡(S−4800)を用いて観察した。現像後のレジストパターンの形状については、パターン倒れがなく、矩形性が良好なものを良好とし、そうでないものを不良として評価した。また、当該観察の結果、パターン倒れが無く、矩形性が良好な最小の線幅を解像性として評価の指標とした。さらに、良好なパターン形状を描画可能な最小の電子線エネルギー量を感度として、評価の指標とした。
[Evaluation]
About each of the said Example 3, 4 and the comparative example 3, the shape of the obtained resist pattern of 55 nmL / S (1: 1) and 80 nmL / S (1: 1) was made into the electron microscope made from Hitachi, Ltd. (S -4800). As for the shape of the resist pattern after development, the resist pattern was not collapsed and the rectangular shape was good, and the resist pattern was evaluated as bad. As a result of the observation, the minimum line width with no pattern collapse and good rectangularity was used as an evaluation index as the resolution. Furthermore, the minimum amount of electron beam energy that can draw a good pattern shape is used as an evaluation index as sensitivity.

Figure 2016140081
Figure 2016140081

表2から明らかなように、シアン酸エステル化合物を含む下層膜形成用組成物を用いた実施例3と4は、下層膜形成用組成物を用いていない比較例3に比して、解像性及び感度共に有意に優れていることが少なくとも確認された。また、現像後のレジストパターン形状もパターン倒れがなく、矩形性が良好であることが少なくとも確認された。さらに、現像後のレジストパターン形状の相違から、実施例3及び4のリソグラフィー用下層膜用組成物から得られる下層膜は、レジスト材料との密着性がよいことが少なくとも確認された。   As is clear from Table 2, Examples 3 and 4 using the composition for forming an underlayer film containing a cyanate ester compound have a resolution higher than that of Comparative Example 3 using no composition for forming an underlayer film. It was at least confirmed that both sexiness and sensitivity were significantly superior. In addition, it was confirmed at least that the resist pattern shape after development had no pattern collapse and had good rectangularity. Furthermore, from the difference in resist pattern shape after development, it was at least confirmed that the lower layer film obtained from the composition for lower layer film for lithography of Examples 3 and 4 had good adhesion to the resist material.

本出願は、2015年3月3日に日本国特許庁へ出願された日本特許出願(特願2015−041370号)に基づくものであり、それらの内容はここに参照として取り込まれる。   This application is based on a Japanese patent application (Japanese Patent Application No. 2015-041370) filed with the Japan Patent Office on March 3, 2015, the contents of which are incorporated herein by reference.

本発明に係るリソグラフィー用下層膜形成用材料は、耐熱性が比較的に高く、溶媒溶解性も比較的に高く、段差基板等への埋め込み特性及び膜の平坦性に優れ、湿式プロセスが適用可能である。そのため、本発明に係るリソグラフィー用下層膜形成用材料、該材料を含む組成物及び該組成物を用いて形成される下層膜は、上記性能が要求される各種用途において、広く且つ有効に利用可能である。   The material for forming a lower layer film for lithography according to the present invention has relatively high heat resistance, relatively high solvent solubility, excellent embedding characteristics in a stepped substrate, etc., and flatness of the film, and a wet process can be applied. It is. Therefore, the material for forming an underlayer film for lithography according to the present invention, the composition containing the material, and the underlayer film formed using the composition can be widely and effectively used in various applications that require the above performance. It is.

Claims (13)

変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂をシアネート化して得られる、シアン酸エステル化合物を含む、リソグラフィー用下層膜形成用材料。   A material for forming an underlayer film for lithography, comprising a cyanate ester compound obtained by cyanating a modified naphthalene formaldehyde resin. 前記シアン酸エステル化合物は、下記式(1)で表される化合物である、請求項1に記載のリソグラフィー用下層膜形成用材料。
Figure 2016140081
(式(1)中、Arは、各々独立に芳香環構造を示し、Rは、各々独立にメチレン基、メチレンオキシ基、メチレンオキシメチレン基、若しくはオキシメチレン基、又はこれらの連結しているものを示し、Rは、各々独立に一価の置換基である水素原子、アルキル基又はアリール基を示し、Rは、各々独立に炭素数が1〜3であるアルキル基、アリール基、ヒドロキシ基、又はヒドロキシメチレン基を示し、mは、1以上の整数を示し、nは、0以上の整数を示し、各繰り返し単位の配列は任意である。kは、シアナト基の結合個数である1〜3の整数を示し、xは、Rの結合個数である「Arの結合可能な個数−(k+2)」の整数を示し、yは、0〜4の整数を示す。)
The material for forming an underlayer film for lithography according to claim 1, wherein the cyanate ester compound is a compound represented by the following formula (1).
Figure 2016140081
(In formula (1), each Ar 1 independently represents an aromatic ring structure, and each R 1 independently represents a methylene group, a methyleneoxy group, a methyleneoxymethylene group, or an oxymethylene group, or a combination thereof. R 2 represents each independently a monovalent substituent hydrogen atom, alkyl group or aryl group, and R 3 each independently represents an alkyl group or aryl group having 1 to 3 carbon atoms. , Hydroxy group, or hydroxymethylene group, m represents an integer of 1 or more, n represents an integer of 0 or more, and the arrangement of each repeating unit is arbitrary, k is the number of bonds of the cyanate group. An integer of 1 to 3 is shown, x is an integer of “the number of bonds of Ar 1 − (k + 2)” which is the number of bonds of R 2 , and y is an integer of 0 to 4.
前記変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂、又は脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を、ヒドロキシ置換芳香族化合物を用いて変性させて得られる樹脂である、請求項1又は2に記載のリソグラフィー用下層膜形成用材料。   The underlayer film formation for lithography according to claim 1 or 2, wherein the modified naphthalene formaldehyde resin is a resin obtained by modifying a naphthalene formaldehyde resin or a deacetal-bound naphthalene formaldehyde resin with a hydroxy-substituted aromatic compound. Materials. 前記ヒドロキシ置換芳香族化合物は、フェノール、2,6−キシレノール、ナフトール、ジヒドロキシナフタレン、ビフェノール、ヒドロキシアントラセン、及びジヒドロキシアントラセンからなる群より選択される1種又は2種以上である、請求項3に記載のリソグラフィー用下層膜形成用材料。   The hydroxy-substituted aromatic compound is one or more selected from the group consisting of phenol, 2,6-xylenol, naphthol, dihydroxynaphthalene, biphenol, hydroxyanthracene, and dihydroxyanthracene. Material for forming a lower layer film for lithography. 前記シアン酸エステル化合物の重量平均分子量が、200以上25000以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のリソグラフィー用下層膜形成用材料。   The material for forming a lower layer film for lithography according to any one of claims 1 to 4, wherein the cyanate ester compound has a weight average molecular weight of 200 or more and 25000 or less. 前記式(1)で表される化合物は、下記式(1−1)で表される化合物である、請求項2〜5のいずれか一項に記載のリソグラフィー用下層膜形成用材料。
Figure 2016140081
(式(1−1)中、R〜R、k、m、n及びyは、前記式(1)で説明したものと同義であり、xは、(6−k)の整数を示す。)
The material for forming an underlayer film for lithography according to any one of claims 2 to 5, wherein the compound represented by the formula (1) is a compound represented by the following formula (1-1).
Figure 2016140081
(In Formula (1-1), R 1 to R 3 , k, m, n, and y are as defined in Formula (1) above, and x represents an integer of (6-k). .)
前記式(1−1)で表される化合物は、下記式(1−2)で表される化合物である、請求項6に記載のリソグラフィー用下層膜形成用材料。
Figure 2016140081
(式(1−2)中、R、m、nは、前記式(1)で説明したものと同義である。)
The material for forming an underlayer film for lithography according to claim 6, wherein the compound represented by the formula (1-1) is a compound represented by the following formula (1-2).
Figure 2016140081
(In formula (1-2), R 1 , m and n have the same meanings as described in formula (1).)
請求項1〜7のいずれか一項に記載のリソグラフィー用下層膜形成用材料と、溶媒と、を含有する、リソグラフィー用下層膜形成用組成物。   The composition for lower-layer film formation for lithography containing the material for lower-layer film formation for lithography as described in any one of Claims 1-7, and a solvent. 酸発生剤を、さらに含有する、請求項8に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物。   The composition for forming a lower layer film for lithography according to claim 8, further comprising an acid generator. 架橋剤を、さらに含有する、請求項8又は9に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物。   The composition for forming a lower layer film for lithography according to claim 8 or 9, further comprising a crosslinking agent. 請求項8〜10のいずれか一項に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて形成される、リソグラフィー用下層膜。   An underlayer film for lithography formed using the composition for forming an underlayer film for lithography according to any one of claims 8 to 10. 基板上に、請求項8〜10のいずれか一項に記載の下層膜形成用組成物を用いて、下層膜を形成する工程と、
前記下層膜上に、少なくとも1層のフォトレジスト層を形成する工程と、
前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像する工程と、を有する、
レジストパターン形成方法。
Forming a lower layer film on the substrate using the lower layer film forming composition according to any one of claims 8 to 10;
Forming at least one photoresist layer on the lower layer film;
Irradiating a predetermined region of the photoresist layer with radiation and developing,
Resist pattern forming method.
基板上に、請求項8〜10のいずれか一項に記載の下層膜形成用組成物を用いて、下層膜を形成する工程と、
前記下層膜上に、珪素原子を含有するレジスト中間層膜材料を用いて、中間層膜を形成する工程と、
前記中間層膜上に、少なくとも1層のフォトレジスト層を形成する工程と、
前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像したレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、前記中間層膜をエッチングし、中間層膜パターンを形成する工程と、
前記中間層膜パターンをエッチングマスクとして、前記下層膜をエッチングし、下層膜パターンを形成する工程と、
前記下層膜パターンをエッチングマスクとして、前記基板をエッチングし、基板パターンを形成する工程と、を有する、
回路パターン形成方法。
Forming a lower layer film on the substrate using the lower layer film forming composition according to any one of claims 8 to 10;
On the lower layer film, a step of forming an intermediate layer film using a resist intermediate layer film material containing silicon atoms,
Forming at least one photoresist layer on the intermediate layer film;
Irradiating a predetermined region of the photoresist layer with radiation to form a developed resist pattern;
Etching the intermediate layer film using the resist pattern as a mask to form an intermediate layer film pattern;
Etching the lower layer film using the intermediate layer film pattern as an etching mask to form a lower layer film pattern;
Using the lower layer film pattern as an etching mask, etching the substrate to form a substrate pattern,
Circuit pattern forming method.
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